熱力学的探索手法を用いたマンガンシリサイド熱電材料の組成・構造制御

利用热力学搜索方法控制硅化锰热电材料的成分和结构

• 批准号: 22K14521
• 负责人: 石川 弘通
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14521/
• 关键词: 熱電変換材料; シリサイド; 組成制御; 組織・構造制御; 第一原理計算

近年、地球温暖化に伴う気候変動などの環境問題が深刻化する中、カーボンニュートラルを実現するため、工場や自動車などの廃熱を直接電力として回収できる熱電変換技術が注目されている。本研究では、固相反応による低温合成、第3元素添加、ポストアニール処理などの手法を用いて、平衡状態図に基づく熱力学的な視点から高マンガンケイ化物(MnSix, HMS)熱電材料の精密な組成および微細組織制御を行い、高性能化への材料設計指針の確立を目指す。本年度は、固相反応法を用いた低温合成による精密組成制御およびポストアニール処理による熱履歴がHMSの熱電特性に与える影響について検討を行い、以下の成果が得られた。1. 出発原料粉末のMnおよびSiをMnSix(1.65≦x≦1.85)の組成比になるよう秤量後、メノウ乳鉢で混合し、石英管に真空封入し固相反応合成を行い、HMSの合成および精密組成制御に成功した。2. 固相反応法により作製したMnSi1.65、MnSi1.74およびMnSi1.85焼結体のX線回折を行った結果、各焼結体の主成分がHMS相であることを確認した。MnSi1.74焼結体はHMS単相であったが、MnSi1.65およびMnSi1.85焼結体には、主成分のHMS相以外に不純物としてMnSi相、Si相のピークがそれぞれ観測された。3. ポストアニール処理の前後における各焼結体の熱電無次元性能指数(ZT)を比較した結果、ZTは焼結体のSi/Mn組成比およびポストアニール処理の有無に依存した。

近年来，随着与全球变暖相关的气候变化等环境问题已变得严重，热电转换技术可以直接收回工厂和汽车作为电力的废热，引起了人们的关注。在这项研究中，我们使用一种方法，例如由于固体相反应而引起的低温合成，添加了第三个元素，并从热力学的角度来看，添加了第三个元素，并精确地由高度补偿（MNSIX，HMS）热电学材料基于平衡，我们旨在为高性能建立材料设计指南，并为高性能建立材料设计指南。今年，使用固体相结合的方法对HMS的热电特性进行了固体相结合，检查了以下结果对精度组成控制的热史的影响。 1。称重发射原料粉的Mn和Si在MnSix（1.65 x x≦1.85）的组成比之后，将其混合在砂浆中，将真空包裹在石英管中，并执行固体 - 相位响应，并进行固体 - 相响应，并合成HMS。 2。由于固体反应法产生的MNSI1.65，MNSI1.74和MNSI1.85烧结的身体的X射线衍射，因此可以证实，每个烧结体的主要成分是HMS阶段。 MNSI1.74烧结的身体是HMS单相，但是除了主要成分HMS相外，还观察到MNSI1.65和MNSI1.85烧结的身体。 3。比较在爆炸后过程之前和之后的每个烘焙会众的性能指数（ZT）的无热尺寸，ZT取决于烧结物的Si/Mn组成比，以及存在或不存在 - nAnseal处理。

项目成果

固相反応法により作製した高マンガンケイ化物の熱電特性とポストアニールによる影響

固相反应法制备高锰硅化物的热电性能及后退火的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 石川弘通;谷淳一
• 通讯作者: 谷淳一