51探花

【本学研究者情报】

〇本学代表者所属?職?氏名：大学院工学研究科 応用物理学専攻?准教授?林　慶

【発表のポイント】

• 溶融合成した亜铅アンチモン化合物（窜苍₄Sb₃）において、第2相が存在するときにクラック^※１が生じることを明らかにした。
• 溶融后に长时间加热することで第2相が消灭するとともに、窜苍₄Sb₃のクラックもなくなり、高い热电変换性能を得ることに成功した。
• 本研究によって、溶融合成した窜苍₄Sb₃の有用性が示されたことから、それを用いたエネルギーハーベスティング^※２の実现が期待される。

【概要】

低炭素社会の実现に向けて、热エネルギーから発电できる热电変换材料が注目されています。亜铅アンチモン化合物（窜苍₄Sb₃）は高い性能を示す热电変换材料のひとつとして古くから研究されていますが、窜苍₄Sb₃を溶融合成で作製するとクラックが生じるため、热电変换性能を左右する电気伝导率が低くなることが长年の课题として残っていました。

東北大学大学院工学研究科 応用物理学専攻の吉岡 駿氏（博士前期課程学生）、林 慶准教授および宮﨑 讓教授らは、クラックが存在するZn₄Sb₃の溶融合成试料の微细组织観察を行い、第2相として窜苍と窜苍₃Sb₂が存在し、クラックは Zn₄Sb₃と窜苍の界面で生じていることを明らかにしました。このことから、窜苍₄Sb₃と窜苍の热膨张率の违いがクラックの原因であることがわかりました。また、溶融后に加热すると、窜苍₄Sb₃の格子间サイトに窜苍がインターカレーション^※３して、第2相が减少することを発见しました。さらに、适切な加热时间においてクラックのない窜苍₄Sb₃を得ることに成功し、高い热电変换性能を得ました。このクラック生成?消灭机构は、新しく提案した复合结晶构造^※４モデルを用いて初めて明らかになったものです。

本研究成果は、Elsevierの発行する学術論文誌 Materials Today Energyに2021年3月23日に掲載されました。

【用语解説】

※1 クラック
物质の表面や内部に见られるひび割れ。

※2 エネルギーハーベスティング
身の周りのエネルギーから电力を得る発电技术の総称。

※3 インターカレーションとデインターカレーション
结晶构造の空隙に他の原子が出入りする反応で、入っていくことをインターカレーションといい、出ていくことをデインターカレーションという。

※4 複合結晶構造
复数の部分构造から成る结晶构造。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

＜研究に関して＞
林 慶（ハヤシ ケイ）
東北大学大学院工学研究科 応用物理学専攻 准教授
电话　022-795-4637
E-mail: hayashik*crystal.apph.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

宮﨑 讓（ミヤザキ ユズル）
東北大学大学院工学研究科 応用物理学専攻 教授
电话　022-795-7970
E-mail: miya*crystal.apph.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

＜报道に関して＞
东北大学工学研究科情报広报室　担当　沼泽みどり
电话　022-795-5898
E-mail: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）