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酸化物熱電変換材料の転位による熱伝導低減機構の解明及びその制御指針の提案

阐明氧化物热电转换材料中位错引起的热传导降低机制并提出控制指南

基本信息

批准号：
22KJ2195
负责人：
関本渉
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2195/
关键词：
酸化物転位熱伝導フォノン熱電変換計算科学分子動力学法

项目摘要

本研究では、結晶・転位構造が比較的単純で理解が容易となるMgO等のモデル材料を対象に、実際の転位組織の影響の解析に先んじて孤立転位が熱伝導に与える影響を理論計算により詳らかに解明することを試みる。本年度では大別して以下の3点を行った。1. 熱伝導特性と配位環境変化の関係を検討し、格子熱伝導度に対する縦波・横波等のフォノンモードそれぞれに対し、様々な孤立した静的な転位が原子レベルでのフォノン熱伝導に与える影響の解明を試みた。その結果、転位芯や弾性ひずみがそれぞれ異なるモードのフォノン伝導を抑制していることが明らかになった。これにより、転位による個別フォノンモードを散乱機構が示唆され、孤立転位周りの熱伝導に関する理解が深まった。2. 実材料のような転位が入り乱れた組織の解析に先んじて、転位同士の相対的な位置関係のみを変化させた単純な転位組織をモデリングし、転位同士の相互作用、すなわち原子間結合の更なる歪みや転位の相対的な安定性等が格子熱伝導度に与える影響の解析を試みた。この際、転位同士の相対的な位置関係の変化による原子環境変化とフォノン特性の関係にも焦点を当てた。その結果、材料中に転位が均一に分布し転位による歪み場の分散が最大となる組織が熱伝導度を最も抑制することが明らかになった。このように、格子熱伝導度を低減するために有効な転位配置が明らかになりつつある。3. より現実的な転位組織が格子熱伝導機構に与える影響の検討のために、キンク転位をモデリングし、キンク転位中の刃状・らせん各成分が格子熱伝導度に与える影響の解析を試みた。その結果、各成分の変化による局所構造の変化、あるいは結合ひずみに起因して格子熱伝導度が低減することが分かった。これにより、現実の転位組織が格子熱伝導度に与える具体的な影響の理解がより深まった。

In this study, it is easy to understand the crystal structure and the structure of MgO, and analyze the influence of MgO on the thermal conduction and the influence of MgO on the physical structure. This year, the following three points were recorded. 1. The relationship between thermal conductivity and coordination environment is discussed, and the lattice thermal conductivity is related to the wave, shear wave, etc. As a result, the core and the core of the system are different from each other. This is a deep understanding of the relationship between heat conduction and individual heat conduction. 2. Analysis of lattice thermal conductivity and influence of lattice thermal conductivity in the analysis of the structure of materials, such as the structure of particles, the positional relationship between particles, the interaction between particles, the combination between atoms, the stability of particles, etc. The relationship between the atomic environment and the relative position of the atom is changed. As a result, the distribution of heat in the material is uniform, the dispersion of heat in the material is maximum, and the thermal conductivity is maximum. The thermal conductivity of the lattice is reduced. 3. The analysis of lattice thermal conductivity and influence of each component in lattice thermal conductivity is tried. As a result, the structure of each component changes, and the thermal conductivity of the lattice decreases. This is a deep understanding of the effects of lattice thermal conductivity and concrete structure.