液相焼結法を活用した高効率熱電変換材料の合成と高性能化
液相烧结法高效热电转换材料的合成及性能增强
基本信息
- 批准号:12750641
- 负责人:
- 金额:$ 1.47万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
- 财政年份:2000
- 资助国家:日本
- 起止时间:2000 至 2001
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
β-FeSi_2系熱電変換材料はメカニカルアロイング法を利用してSi+C同時添加を施すことにより,その熱電特性著しく向上することがこれまでの研究結果から分かっている.従来,これらの材料は加圧焼結法であるホットプレス法により作製されたが,将来実用化を考慮した場合,ホットプレス用による製造プロセスではコストが高くなることが問題となる.したがって,このホットプレス材と同等の性能を有するFeSi_2-SiC系熱電変換材料を低コストな常圧焼結法を用いて作製することが重要な課題となる.そこでSiC添加FeSi_2粉末にCuを添加し,液相焼結の利用を試み,常圧焼結にて作製したところ,Cu-Si液相の発生により液相焼結が発生し,常圧焼結によっても緻密な焼結体を作製できることが明らかになった.一方,ε-Fesi金属相の析出を引き起こし,SiC添加に起因する熱起電力向上効果および熱伝導率低減効果がCu添加により失われてしまうことが分かった.そこでε-FeSi金属相の析出を抑えるため,Siを過剰添加したところε-Fesi+Si→β-FeSi_2反応により、ε-Fesi金属相量の減少のみならず半導体β相量の増加を引き起こすことを突き止めた.その結果,熱起電力が大幅に向上し,また熱伝導率も効果的に減少してCu添加による性能劣化を完全に克服できることが分かった.これにより高性能を有するSiC微粒子分散およびCu複合添加β-FeSi_2熱電変換材料を低コストな常圧焼結により作製可能であることを明らかにした.その他,高性能化のため新しいドーピング材の探索を試みたところ,P添加がn型のドーピング材として有効であることを明らかにした.
Beta FeSi_2 system thermoelectric variations in material は メ カ ニ カ ル ア ロ イ ン グ を using し て Si + C at the same time adding を shi す こ と に よ り, そ の thermoelectric properties with し く upward す る こ と が こ れ ま で の results か ら points か っ て い る. は 従, こ れ ら の materials plus 圧 焼 knot method で あ る ホ ッ ト プ レ ス method に よ り cropping さ れ た が, be in the future with the を consider し た occasions, ホ ッ ト プ レ ス with に よ る manufacturing プ ロ セ ス で は コ ス ト が high く な る こ と が problem と な る. し た が っ て, こ の ホ ッ ト プ レ ス と equally の performance を have す る FeSi_2 - SiC is hot Electrical variations in material を low コ ス ト な often 圧 焼 を "method with い て cropping す る こ と が important topic な と な る. そ こ add FeSi_2 で SiC powder に Cu を add し, liquid 焼 knot の using を み, often 圧 焼 knot に て cropping し た と こ ろ, Cu - Si liquid の 発 raw に よ り liquid 焼 knot が 発 し, often 圧 焼 knot に よ っ て も dense な 焼 The structure is を fabricated で る る とが とが Ming ら とが になった になった. Side, epsilon - Fesi metal precipitate phase の を lead き up こ し, SiC add に cause す る heat up power up working fruit お よ び 伝 heat conductivity low cut sharper fruit が Cu add に よ り lost わ れ て し ま う こ と が points か っ た. そ こ で epsilon - Fesi metal precipitate phase の を え suppression る た め, Si を through turning add し た と こ ろ epsilon Fesi + Si - beta FeSi_2 anti 応 に よ り, epsilon - Fesi metal phasor の reduce の み な ら ず semiconductor beta phasor の rights and an を lead き こ す こ と を tu き check め た. そ の as a result, the thermal power が に し up sharply, ま た 伝 heat conductivity も unseen fruit に reduce し て Cu add に よ る performance degradation を に completely overcome で き る こ と が points か っ た. こ れ に よ り high Performance を have す る SiC particles dispersed お よ び Cu composite added beta FeSi_2 thermoelectric variations in low を コ ス ト な often 圧 焼 knot に よ り cropping could で あ る こ と を Ming ら か に し た. そ の him, high-performance の た め new し い ド ー ピ ン の グ materials を try み た と こ ろ, add が P n の ド ー ピ ン グ material と し て have sharper で あ る こ Youdaoplaceholder0 Ming ら た に た た.
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mikio Ito, Tomoya Nagira, Yoshimitsu Oda, Shigeru Katsuyama, Kazuhiko Majima, Hiroshi Nagai: "Effects of Partial Substitution of 3d Transition Metals for Co on the Thermoelectric Properties of Nax Co_2O_4"Materials Transactions. 43・3(in press). (2002)
Mikio Ito、Tomoya Nagira、Yoshimitsu Oda、Shigeru Katsuyama、Kazuhiko Majima、Hiroshi Nagai:“3d 过渡金属部分替代 Co 对 Nax Co_2O_4 热电性能的影响”材料交易 43・3(出版中)。 )
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Mikio Ito, Hiroshi Nagai, Etsushi Oda, Shigeru Katsuyama, Kazuhiko Majima: "Effects of P Doping on the Thermoelectric Properties of β-FeSi_2"Journal of Applied Physics. 91・4. 2138-2142 (2002)
伊藤干雄、永井浩、小田悦、胜山茂、真岛和彦:“P 掺杂对 β-FeSi_2 热电性能的影响”应用物理学杂志 91・4。
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Shigeru Katsuyama, Shin-ichi Tokuno, Mikio Ito, Kazuhiko Majima, Hiroshi Nagai: "Phase Relation and Thermoelectric Properties of the Ternary Lanthanum Chalcogenide System La-A-S(A=Ca, Ba)"Journal of Alloys and Compounds. Vol.320. 126-132 (2001)
Shigeru Katsuyama、Shin-ichi Tokuno、Mikio Ito、Kazuhiko Majima、Hiroshi Nagai:“三元镧硫族化物体系 La-A-S(A=Ca, Ba) 的相关系和热电性能”合金与化合物杂志。
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Mikio Ito, Hiroshi Nagai, Takayuki Katsura, Shigeru Katsuyama, Kazuhiko Majima: "Preparation of SiC Dispersed Fe_<0.98> Co_<0.02> Si_2 by Pressureless Sintering with Cu and Si Addition and Its Thermoelectric Performance"Materials Transactions. 42・7. 1451-
Mikio Ito、Hiroshi Nagai、Takayuki Katsura、Shigeru Katsuyama、Kazuhiko Majima:“通过无压烧结制备 SiC 分散 Fe_<0.98> Co_<0.02> Si_2 及其热电性能”材料交易 42・7。 -
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Mikoi Ito, Hiroshi Nagai, Takashi Tanaka, Shigeru Ktsuyama, Kazuhiko Majima: "Thermoelectric Performance of n-Type and p-Type β-FeSi_2 Prepared by Pressureless Sintering with Cu Addition"Journal of Alloys and Compounds. Vol.319. 303-311 (2001)
Mikoi Ito、Hiroshi Nagai、Takashi Tanaka、Shigeru Ktsuyama、Kazuhiko Majima:“通过无压烧结添加 Cu 制备的 n 型和 p 型 β-FeSi_2 的热电性能”《合金与化合物》杂志第 303-311 卷。 (2001)
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