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人工層状構造を有する多機能材料の開発

人工层状结构多功能材料的开发

基本信息

批准号：
13F03792
负责人：
舟橋良次
金额：
$ 1.47万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03792/
关键词：
熱電材料層状構造機能界面インターカレーション

项目摘要

Coを含む複合酸化物はNaCo2O4やCa3Co4O9のように高いp型の熱電特性を示す物質が報告されている。これらはCdI2構造を有する層状のCoO2層が優れた熱電特性の起源として理解されているが、Ca3Co2O6に観られる八面体CoO6とプリズムCoO6から成る擬一次元鎖構造も高いゼーベック係数を示す有望な熱電発現ブロックである。本研究では八面体CoO6を有するBaCoO3-δ、Ba2Co9O14、Ba6Co6ClO16について熱電性能を比較した。Ba2Co9O14の電気抵抗率は400℃以下で急激に増加した、これと同時にゼーベック係数も高くなる。これは低いキャリア濃度に起因すると考えられる。一方、BaCoO3-δとBa6Co6ClO16は温度上昇に従い電気抵抗率は低下する絶縁体的な挙動を示すが、ゼーベック係数も温度上昇により増加した。このことから、BaCoO3-δとBa6Co6ClO16はVariable-range hoppingにより電気伝導が起きていることが推測できる。熱伝導度はいずれの酸化物においても、焼結密度が90%以上あるにも関わらず、1.5W/m.K以下の低い値となった。これは一次元鎖構造に起因することも考えられるが、BaCoO3-δの熱伝導度が他の酸化物より低いことから、挿入層の構造によりフォノン散乱を制御できることがわかった。今後これらの酸化物の熱電特性と構造の関係を明らかにし、機能界面の集積化 (Misfit integration)による材料設計が、高性能熱電材料、多機能材料の創製に有効であることを実証する。

Co-containing complex acids NaCo2O4 and Ca 3 Co 4O9 are reported as high p-type pyroelectric materials. The origin of thermoelectric properties of layered CoO2 layers in CdI2 structure is understood, and octahedral CoO6 and Ca3Co2O6 layers in CdI2 structure are formed. In this study, the thermoelectric properties of octahedral CoO6, BaCoO3-δ, Ba2Co 9O 14 and Ba6Co6ClO16 were compared. The electrical resistivity of Ba2Co9O14 increases rapidly below 400℃, and the coefficient increases simultaneously. The cause of the low concentration On the other hand, BaCoO3-δ and Ba6Co6ClO16 increase in temperature due to the decrease in electrical resistivity and the increase in temperature due to the increase in temperature. BaCoO3-δ Ba6Co6ClO16 Variable-range hopping Thermal conductivity is above 90% and below 1.5W/m.K. The thermal conductivity of BaCoO3-δ is the cause of the formation of the first dimensional lock. In the future, the relationship between thermoelectric properties and structure of these acids will be clarified, the integration of functional interfaces will be discussed, and the design of materials, the creation of high-performance thermoelectric materials, and the creation of multifunctional materials will be demonstrated.