2003 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
03J01304
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Research Institution | Muroran Institute of Technology |
Principal Investigator |
太田 道広 室蘭工業大学, 工学部, 特別研究員(PD)
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Keywords | 希土類硫化物 / 熱電変換材料 / 粉末合成 / 成形・焼結 / 組織制御 / 相変態 |
Research Abstract |
1 Ti、Hf、Zr、アルカリ金属を添加したり、LaとSの量比を変えたりすることによって、熱電変換材料として期待されるγ-La_2S_3の低温生成を可能にした。熱電変換効率を示す出力因子は、Tiを添加した焼結体で、室温でも5.3×10^2μW/K・m^2と大きな値を示した。今後、添加物等の傾斜化により、さらなる性能の飛躍が見込まれる。 2 熱電変換効率を向上させるためには、キャリアとフォノンの粒界散乱を考慮した組織制御が必要となる。本年度の研究で、La_2S_3焼結体において、1023-1323Kの温度で粒成長が促進されることを明らかにし、焼結温度による組織制御の可能性を見出した。さらに、粒成長機構を明らかにするために、SEM、TEMや顕微ラマン分光を用いた構造解析、EPMAを用いた組成分析を行った。 3 CS_2ガス硫化法によるLa_2S_3粉末の合成には、低温でかつ安全に行えるという利点がある一方で、ガスの分解によって不純物炭素が残留するという問題がある。そこで、La_2S_3焼結体の組織に及ぼす残留炭素の影響について調査し、残留炭素が粒成長を抑制していることを明らかにした。さらに、アンモニアガスを用いて、残留炭素を除去する手法を確立した。 4 これまでの研究で、塩化ランタンとチオ尿素を溶かしたメタノール溶液に基板を浸漬し、その後CS_2ガスで硫化することによって、γ-La_2S_3の多孔質膜が得られることがわかっている。本年度では、この膜を熱電変換素子に応用するために、溶液の粘性を上げ、コーティング回数を増やすことにより、孔を埋めて緻密な膜を作製することに成功した。 5 本研究では、新規の熱電変換材料としてTh_3P_4型のYb_2S_3に注目し、本年度では、その出発原料となるYb硫化物粉末の合成を試みた。1273KにおけるCS_2ガスによるYb_2O_3粉末の硫化で、菱面体晶のYb_2S_3単相粉末を得た。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] Michihiro Ohta: "Influence of phase on thermoelectric properties in lanthanum sesquisulfide doped with titanium"Proceedings of 22nd International Conference on Thermoelectrics. 316 (2003)
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[Publications] Michihiro Ohta: "Phase transformation from tetragonal-phase to cubic-phase due to addition of titanium in lanthanum sesquisulfide"Journal of Alloys and Compounds. 校閲終了掲載待ち.
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[Publications] Michihiro Ohta: "Preparation of R_2S_3(R:La,Pr,Nd,Sm) powders by sulfurization of oxide powders using CS_2 gas"Journal of Alloys and Compounds. 校閲終了掲載待ち.
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[Publications] 太田 道広: "Phase change and thermoelectric properties of lanthanum sesquisulfide with Ti,Hf,Zr,and LaH_3 additives (in Japanese)"Proceedings of 15th Symposium on Functionally Graded Materials. 校閲終了掲載待ち.
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[Publications] 袁 海濱: "Preparation of Eu and Yb sulfides and their thermoelectric properties (in Japanese)"Proceedings of 15th Symposium on Functionally Graded Materials. 校閲終了掲載待ち.
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[Publications] 吉村恵範: "Absorption and emission of CO_2 gas using Li_2ZrO_3 powder prepared by Sol-Gel process (in Japanese)"Proceedings of 15th Symposium on Functionally Graded Materials. 校閲終了掲載待ち.