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熱電材料
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熱電材料とは
自動車や火力発電所等の様々な場所で発生している未利用の排熱を利用するため、熱を直接電気に変換することが可能な熱電材料の開発が行われています。 熱の効率的な電気への変換のためには、無次元性能指数ZTの向上が必要です。 その性能指数Zは、 Z=(S2σ/κ) [S:ゼーベック係数、σ:電気伝導度、κ:熱伝導率]で表されます。 性能指数Zを向上させるためには、ゼーベック係数S、および電気伝導度σが大きく、熱伝導率κが小さいことが要求されます。
一方で、電気伝導度と熱伝導率は正の相関関係にあり、さらにゼーベック係数が大きい材料は電気伝導度が小さい傾向を示すため、 長年市場要求を満たす性能指数を有する材料は開発されませんでした。
ナノ構造を有する共晶体熱電材料の開発
そこで吉川研究室では、ナノスケールの共晶体構造を利用することで電気伝導度を下げることなく結晶格子間で働く格子熱伝導率κlのみを低減するような熱電材料の開発を行っています。 ナノ構造を有する共晶体構造熱電材料は、ナノ粒子を使用することなく融液からの一方向凝固のみでバルク体が作製可能であり、 高性能指数を有するナノ構造熱電バルク体の量産化が期待できます。 Web Page 管理者 KUROSAWA, Shunsuke (kurosawaアットマークimr.tohoku.ac.jp)
