固ー固相転移蓄熱材料の外場による熱物性制御に関する研究

本研究では，輸送やデバイス化が容易な固―固相転移蓄熱材料である二酸化バナジウム（VO2）の外場による熱物性制御手法確立を目的に多結晶VO2の作製および熱物性測定を行った．本研究で行った研究および成果を列記する．1. パルス通電焼結により，多結晶VO2を作製した．1000℃，80 MPa，10分間の焼結で密度95％を超える焼結体を作製できた．2. 外場を印加しない条件で粉体，焼結体の熱物性測定を行った．結果として熱伝導率，比熱，相転移温度，蓄熱量が明らかとなった．焼結体の熱伝導率に関しては，先行研究と傾向は一致したものの絶対値が一致しなかった．これは，VO2焼結体の焼結時の配向によって熱伝導率が先行研究と一致しなかったと考えられる． 3. 温度傾斜法を用いた熱伝導率測定装置を作製し，定常条件での多結晶VO2の熱伝導率を測定し，レーザーフラッシュ法(非定常条件)で測定した結果と比較した．結果として，相転移付近において定常，非定常法では熱伝導率の測定結果が異なることが明らかとなった．この原因は，伝熱工学の相転移問題にあり，相転移付近の熱伝導率を測定するためには定常法による測定が必要である．4. X線回折法により，各温度における多結晶VO2結晶構造解析を行った．相転移前後での結晶構造の変化が観察された． 5. タングステン，クロムをドープしたVO2粉末を作製した．各ドープ量，ドープする金属ごとの相転移温度，蓄熱量が変化した．6. 最後に応力下において粉体VO2の相転移温度を測定し，圧力によりわずかに相転移温度が変化することが明らかとなった．以上の結果から，VO2の外場による熱物性制御の可能性が示唆された．

本研究では，輸送やデバイス化が容易な固―固相転移蓄熱材料である二酸化バナジウム（VO2）の外場による熱物性制御手法確立を目的に多結晶VO2の作製および熱物性測定を行った．本研究で行った研究および成果を列記する．1. パルス通電焼結により，多結晶VO2を作製した．1000℃，80 MPa，10分間の焼結で密度95％を超える焼結体を作製できた．2. 外場を印加しない条件で粉体，焼結体の熱物性測定を行った．結果として熱伝導率，比熱，相転移温度，蓄熱量が明らかとなった．焼結体の熱伝導率に関しては，先行研究と傾向は一致したものの絶対値が一致しなかった．これは，VO2焼結体の焼結時の配向によって熱伝導率が先行研究と一致しなかったと考えられる． 3. 温度傾斜法を用いた熱伝導率測定装置を作製し，定常条件での多結晶VO2の熱伝導率を測定し，レーザーフラッシュ法(非定常条件)で測定した結果と比較した．結果として，相転移付近において定常，非定常法では熱伝導率の測定結果が異なることが明らかとなった．この原因は，伝熱工学の相転移問題にあり，相転移付近の熱伝導率を測定するためには定常法による測定が必要である．4. X線回折法により，各温度における多結晶VO2結晶構造解析を行った．相転移前後での結晶構造の変化が観察された． 5. タングステン，クロムをドープしたVO2粉末を作製した．各ドープ量，ドープする金属ごとの相転移温度，蓄熱量が変化した．6. 最後に応力下において粉体VO2の相転移温度を測定し，圧力によりわずかに相転移温度が変化することが明らかとなった．以上の結果から，VO2の外場による熱物性制御の可能性が示唆された．