2023 年度研究成果報告書

ひずみを利用した動的熱物性制御の可能性探索

研究課題

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研究課題/領域番号	22K14197
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分19020:熱工学関連
研究機関	早稲田大学 (2023) 青山学院大学 (2022)
研究代表者	柏木誠早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 次席研究員(研究院講師) (70825421)
研究期間 (年度)	2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード	フォノン熱輸送 / 格子ひずみ / 熱計測
研究成果の概要	本提案研究では、ひずみの印加による熱輸送制御技術の可能性について実験的、数値解析的両手法を用いて検討した。実験的にはスパッタリング成膜時の条件を制御することで膜内の応力を変化させ、その熱伝導率を評価した。その結果、ひずみ量の変化により熱伝導率が変化することが示された。また、数値解析的には、ひずみを加えた材料におけるフォノン熱輸送特性を、第一原理計算を用いて計算、評価した。その結果、格子定数の変化に伴い、高周波のフォノンが低周波にシフトすることでフォノン熱輸送特性が変化することが明らかとなった。
自由記述の分野	熱工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究成果はひずみを用いたフォノン熱輸送特性制御の可能性を示したものである。この結果は、従来のフォノン・エンジニアリングにおける構造界面におけるフォノン散乱を利用した熱輸送制御とは異なり、結晶構造または原子配列構造に基づいたフォノン輸送特性の制御の可能性を示したものである。この成果は、新規な熱輸送特性制御の可能性を提示するだけでなく、従来のフォノン・エンジニアリングと組み合わせることで、さらなる熱輸送特性制御の可能性も提示するものであり、学術的な意義は大きい。また、本研究成果はより高度かつ複雑なサーマルマネージメントを可能とするものであり、その社会的意義も大きい。