2012年研究カタログ
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■ 研究担当:永井秀明/間宮幹人/秋本順二 ■ 先進製造プロセス研究部門 結晶制御プロセス研究グループ■ 連携担当:市川直樹 凝固組織・結晶配向制御による高性能熱電材料の開発研究のポイント研究のねらい研究内容連携可能な技術・知財 ●従来着目されていない凝固組織と結晶配向制御による熱電材料の高性能化 ●熱電性能向上と構造的知見との関係の蓄積 ●廃棄されていた熱エネルギーの有効利用 発電や製造、車などの移動機器から出る排熱は供給エネルギーの7割近くもあり、その大部分が未利用です。その有効利用の1つとして、熱電材料を用いた電気としての回収があります。普及のためには(1)性能の向上と(2)低コスト化が必要不可欠です。本研究では、これまで着目されていない凝固組織と結晶配向制御を製造プロセスに加える事によって、ZrNiSnハーフホイスラー合金などの熱電材料の性能の向上を目指します。また、ここで得られた知見を低コストに繋がる汎用素材を用いた熱電材料の開発に生かす検討も行っています。 多くの熱電材料は原料粉末を焼結する方法で製造されており、凝固組織は均一で結晶配向はしていません。微小重力環境で原料融液を一方向凝固しますと、凝固組織が冷却方向に並ぶとともに結晶配向した熱電材料を製造することが出来ます(図1)。その場合、焼結法の場合に比べて熱電性能が大きく向上することがわかりました(図2)。同様の組織を得るために、擬似微小重力環境である電磁浮遊などの地上重力下での製造技術も検討しています。また、ここで得られた構造的特徴を汎用素材(例えば、SiやFeなどの合金)に応用した性能向上も目指しています。●融液の凝固組織・結晶配向制御技術●材料の熱物性評価● 特許第2929006号(1999/05/21)「高品質結晶薄板材料の製造方法」図1 ZrNiSn熱電材料の凝固組織と結晶配向性図2 ZrNiSnの熱電性能評価● 研究拠点つくば中央282ナノテクノロジー・材料・製造分野第6会場N-25N-25

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