Fabrication of Thermoelectric Conversion Materials Using Soil Clay Minerals

本研究の目的は、我々が福島第一原子力発電所事故による放射性Cs減容化技術を基軸とした溶融塩技術を駆使することで、土壌粘土鉱物から選択的に様々な材料を調整し、新しい熱電変換材料を創出することです。本年度は、黒雲母が風化した構造として知られる福島の風化黒雲母と混合塩(NaClやCaCl2など)を加熱処理して得られる粉体材料から焼結体の調整を行い熱電特性を評価しました。具体的には、グラインド機や遊星ボールミル機を用いた粉砕および水ひ作業により風化黒雲母の粒子半径を5マイクロメートル以下とした。その後CsCl水溶液中でCsを風化黒雲母へ吸着させて乾燥させた試料と粉末の塩とを混合し環状型加熱炉により加熱しました。この結果、風化黒雲母とはことなる構造をもつ複数の結晶が合成されることが示されました。X線回折では風化黒雲母由来の回折ピークが消失し、エネルギー分散型X線分光法による元素マップ解析では、結晶由来特有の元素が高分散している様子が観測されました。これは、比較のために行った塩を添加しないで加熱した結果とは大きく異なる興味深い結果です。本研究は、風化黒雲母をそのまま加熱するのではなく塩を添加することで種類の異なる複数の結晶をもつ材料創出を実現できたことになります。この材料を焼結し熱電特性を詳細に解析し、これまでにない新しい熱電変換材料としての特性の最適化を行っていく予定です。これらの研究成果については現在特許出願へむけた準備中となっており、次年度早々にも出願へ進める予定です。

本研究の目的は、我々が福島第一原子力発電所事故による放射性Cs減容化技術を基軸とした溶融塩技術を駆使することで、土壌粘土鉱物から選択的に様々な材料を調整し、新しい熱電変換材料を創出することです。本年度は、黒雲母が風化した構造として知られる福島の風化黒雲母と混合塩(NaClやCaCl2など)を加熱処理して得られる粉体材料から焼結体の調整を行い熱電特性を評価しました。具体的には、グラインド機や遊星ボールミル機を用いた粉砕および水ひ作業により風化黒雲母の粒子半径を5マイクロメートル以下とした。その後CsCl水溶液中でCsを風化黒雲母へ吸着させて乾燥させた試料と粉末の塩とを混合し環状型加熱炉により加熱しました。この結果、風化黒雲母とはことなる構造をもつ複数の結晶が合成されることが示されました。X線回折では風化黒雲母由来の回折ピークが消失し、エネルギー分散型X線分光法による元素マップ解析では、結晶由来特有の元素が高分散している様子が観測されました。これは、比較のために行った塩を添加しないで加熱した結果とは大きく異なる興味深い結果です。本研究は、風化黒雲母をそのまま加熱するのではなく塩を添加することで種類の異なる複数の結晶をもつ材料創出を実現できたことになります。この材料を焼結し熱電特性を詳細に解析し、これまでにない新しい熱電変換材料としての特性の最適化を行っていく予定です。これらの研究成果については現在特許出願へむけた準備中となっており、次年度早々にも出願へ進める予定です。