ウラン含有ペロブスカイト型酸化物のフォノンガラス特性

含铀钙钛矿氧化物的声子玻璃特性

基本信息

批准号：
13780409
负责人：
黒崎健
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

ペロブスカイト型酸化物は、比較的単純な結晶構造でありながら多彩な物性を有する物質群として古くから研究されているが、それらは個々の化合物ごとに行われているのみで系統的研究は少ないのが現状である。そこで本研究において特にウラン含有ペロブスカイト型酸化物に注目し、その基礎物性を系統的に研究することとした。ウラン化合物は重い電子系に特有の特異物性を有する可能性が有り、そこから新奇エネルギー変換機能の発現が期待できる。またウラン化合物で高性能機能性材料が開発され、それが実用化されれば、核燃料サイクルから大量に回収される劣化ウランの有効利用にもつながる。具体的な研究成果は以下の通りである。BaUO_3,BaZrO_3,Ba(U,Zr)O_3を合成し、その各種物性間の相関を研究した。種々の物性間の相関において、BaZrO_3は典型的なペロブスカイト型酸化物にみられる傾向を示したが、BaUO_3は酸化物でも金属でもなくガラスに近い挙動を示した。なおBa(U,Zr)O_3はBaUO_3とBaZrO_3の中間の傾向を示した。BaUO_3の電気抵抗率、ゼーベック係数、熱伝導率から無次元性能指数ZTを求め、熱電変換材料としての適用性を評価した。その結果、優れた点とて、熱伝導率が非常に低いこと、ゼーベック係数の絶対値が比較的大きいこと、が、また一方改善が必要な点として、電気抵抗率が実用材料と比べて4桁程大きいこと、などがわかった。今後キャリアを添加すること等による電気的特性の最適化が必要ではあるが、BaUO_3は高性能な熱電変換材料となる可能性を有していることがわかった。

长期以来，已经研究了钙钛矿型氧化物，这是一组具有相对简单的晶体结构但具有多种物理特性的物质，但是这些物质仅针对每种化合物进行，目前几乎没有系统的研究。因此，在这项研究中，我们特别关注含铀的钙钛矿型氧化物，并系统地研究了这些氧化物的基本特性。铀化合物可能具有重型电子系统独有的特定特性，因此，预计将开发出新的能量转换功能。此外，如果使用铀化合物开发高性能功能材料并将其用于实际使用，则将导致有效使用耗尽的铀，该铀可从核燃料循环中大量回收。具体的研究结果如下：合成了BAUO_3，BAZRO_3，BA（U，ZR）O_3，并研究了其各种物理特性之间的相关性。在各种物理特性之间的相关性中，Bazro_3在典型的钙钛矿型氧化物中表现出一种趋势，而Bauo_3表现出与玻璃，而不是氧化物或金属的相似行为。顺便说一句，BA（U，ZR）O_3在Bauo_3和Bazro_3之间显示出趋势。根据电阻率，Seebeck的系数和BAUO_3的导热率，评估了其作为热电转换材料的适用性。结果表明，极好的点是，导热率非常低，塞贝克系数的绝对值相对较大，并且需要改进，即电阻率比实际材料的电阻率高四个数量级。尽管有必要通过添加载体来优化电气性能，但已经发现Bauo_3有可能成为高性能的热电转换材料。