JP2006128235A - 熱電材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
大気圧下での溶融法と放電プラズマ焼結法に着目し、製造工程の安全性の向上及び製造コストの削減を図ることができるとともに、性能指数の優れたMg2Si基熱電半導体から成る熱電材料及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
大気側に緩衝キャビティ6を有する黒鉛容器1の溶解室7内に、塊状のMg及びSiを収容するとともに、ドーパント元素としてAl及びZnを複合添加し、緩衝キャビティ6内に不活性ガスを置換した状態で、Mg2Si化合物の融点以上でMgの沸点以下の温度範囲に一定時間保持することにより化合物融液若しくは合金融液を生成させ、その融液を冷却してインゴットを作製し、インゴットを粉砕して作製したMg2Si原料粉末を放電プラズマ焼結法を用いて焼結する。
【選択図】図1
Description
(熱電材料の製造)
本発明に係るMg−Si系熱電材料は、MgとSi、及び二種類のドーパント元素によって構成される。本実施例の熱電材料の製造方法は、まず、大気側に緩衝キャビティ6を有する準密封容器1の溶解室7内に、Mg66.67−x−ySi33.33AlxZny(x+y=0.21〜2)となるように、塊状のMg(99.5%、totalMg+Ca)と不規則な粒子状のSi(99.9%)、及びドーパント粉末原料を収容する。
上述したように、加熱保持工程において、溶解室7内で発生したガス及び蒸気は容器本体2の内面と準密封用パンチ5の外周面との隙間を通じて外へ逃げられるが、加熱保持温度がMgの沸点以下に設定されているので、準密封容器1の安全性は十分に高い。一方、溶解室7は準密封用パンチ5により準密封されており、溶解室7と緩衝キャビティ6との間のガスの対流を大幅に抑制できるので、Mgの外部への蒸発量は極めて少なく、溶融組成の変化も極めて少ない。
(実施例で得られた熱電材料の特性)
図3から図7は、本発明の製造方法で作製されたMg2Si基焼結体の起電力(α)、導電率(σ)、出力因子P、熱伝導率(κ)及び性能指数(Z)等熱電特性を示す説明図である。図3の横軸は温度T、縦軸は起電力αであり、前述した実施例の製造方法で得られた熱電材料の温度Tと起電力αの関係の特性を示すものである。起電力αは熱電半導体材料に1Kの温度差が付いたときに得られる起電力を意味する。本実施例の導電材料の起電力αは、温度700K付近でピークを示している。ただし、この起電力および導電率は、汎用の比抵抗、ホール係数及び熱電能温度依存性同時測定システムを用いて測定したものであり(例えば、熱電変換システム技術総覧:(株)リアライズ社発行,p.33(1995)参照)、熱伝導率は真空理工株式会社製の熱定数測定装置TC7000Winを用いてレーザーフラッシュ法で測定した。
2…容器本体
3…蓋体
4…ガス導入口
5…準密封用パンチ
6…緩衝キャビティ
7…溶解室
Claims (6)
- Mg−Si基化合物に、ドーパント元素としてAl及びZnを添加することにより形成されたN型熱電半導体からなることを特徴とする熱電材料。
- 前記Mg−Si基化合物が、MgとSiとが原子比で2:1であり、前記Al及びZnの添加量が0.21at%〜2at%であることを特徴とする請求項1に記載の熱電材料。
- 大気側に緩衝キャビティを有する黒鉛容器の溶解室内に、塊状のMg及び該Mgと化合物を形成するSiを収容するとともに、ドーパント元素としてAl及びZnを複合添加し、前記緩衝キャビティ内に不活性ガスを置換した状態で、前記黒鉛容器をMg2Si化合物の融点以上でMgの沸点以下の温度範囲に一定時間保持することにより化合物融液若しくは合金融液を生成させ、該化合物融液若しくは合金融液を冷却してインゴットを作製し、該インゴットを粉砕して作製したMg2Si原料粉末を焼結する
ことを特徴とする熱電材料の製造方法。 - 請求項3に記載の熱電材料の製造方法において、
前記黒鉛容器は有底筒体からなる容器であって、前記黒鉛容器内に配置され前記容器の空間を区画する準密封用パンチにより、大気側に不活性ガスを導入して収容する前記緩衝キャビティ、及び底部側に前記Mg−Si基化合物及び前記Al及びZnを収納する前記溶解室を形成し、
前記不活性ガスで大気と遮断しながら加熱・保持することにより、前記熱電材料の化合物融液若しくは合金融液を作る
ことを特徴とする熱電材料の製造方法。 - 請求項3に記載の熱電材料の製造方法において、
前記焼結は、前記Mg2Si原料粉末に電圧・電流を印加し、該Mg2Si原料粉末の粒子間隙で起こる放電現象により焼結体を作製する放電プラズマ焼結法である
ことを特徴とする熱電材料の製造方法。 - 請求項4に記載の熱電材料の製造方法において、
前記Al及びZnの添加量が0.21at%〜2at%であることを特徴とする熱電材料の製造方法。
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008075789A1 (ja) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Showa Kde Co., Ltd. | 熱電変換材料、その製造方法および熱電変換素子 |
WO2011002035A1 (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 学校法人東京理科大学 | マグネシウム-ケイ素複合材料及びその製造方法、並びに該複合材料を用いた熱電変換材料、熱電変換素子、及び熱電変換モジュール |
WO2011013609A1 (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | 学校法人東京理科大学 | アルミニウム・マグネシウム・ケイ素複合材料及びその製造方法、並びに該複合材料を用いた熱電変換材料、熱電変換素子、及び熱電変換モジュール |
WO2011115297A1 (ja) * | 2010-03-17 | 2011-09-22 | 国立大学法人茨城大学 | Mg2Si1-xSnx多結晶体の製造装置および製造方法 |
DE102011085828A1 (de) | 2010-11-08 | 2012-05-10 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | THERMOELEKTRISCHES MATERIAL AUS EINER VERBINDUNG AUF Mg2Si-BASIS UND HERSTELLUNGSVERFAHREN DAFÜR |
KR101171057B1 (ko) | 2011-01-17 | 2012-08-03 | 배희자 | 보일러용 열전소자 분말재료 제조 장치 및 이 장치에 의해 제조된 열전소자 분말재료를 원료로 하는 보일러용 열전소자 |
JP2012190984A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Hitachi Chem Co Ltd | マグネシウムシリサイド粉末及び、それを用いた焼結体、熱電変換素子、それらの製造方法 |
WO2013047475A1 (ja) * | 2011-09-26 | 2013-04-04 | 学校法人東京理科大学 | マグネシウムシリサイド、熱電変換材料、焼結体、熱電変換素子用焼結体、熱電変換素子、及び熱電変換モジュール |
WO2013047474A1 (ja) * | 2011-09-26 | 2013-04-04 | 学校法人東京理科大学 | 焼結体、熱電変換素子用焼結体、熱電変換素子及び熱電変換モジュール |
WO2014084163A1 (ja) | 2012-11-27 | 2014-06-05 | 学校法人東京理科大学 | Mg-Si系熱電変換材料及びその製造方法、熱電変換用焼結体、熱電変換素子、並びに熱電変換モジュール |
JP2015053466A (ja) * | 2013-08-07 | 2015-03-19 | 株式会社Nttファシリティーズ | 熱電材料、熱電材料の製造方法及び熱電変換装置 |
CN106180717A (zh) * | 2016-09-15 | 2016-12-07 | 梁福鹏 | 一种用于三维打印的液态原料发生装置及其控制方法 |
JP2016207825A (ja) * | 2015-04-22 | 2016-12-08 | トヨタ紡織株式会社 | 熱電変換材料、それを用いた熱電素子、及び熱電変換材料の製造方法 |
JP2018174273A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | トヨタ自動車株式会社 | 熱電変換材料及びその製造方法 |
CN114890791A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-12 | 清华大学 | 锑化镁基热电材料及其制备方法和应用 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001223392A (ja) * | 1999-11-19 | 2001-08-17 | Basf Ag | 熱電気の活性材料およびこれを含んだ熱変換器 |
JP2002285274A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Daido Steel Co Ltd | Mg−Si系熱電材料及びその製造方法 |
-
2004
- 2004-10-27 JP JP2004311740A patent/JP4496365B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001223392A (ja) * | 1999-11-19 | 2001-08-17 | Basf Ag | 熱電気の活性材料およびこれを含んだ熱変換器 |
JP2002285274A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Daido Steel Co Ltd | Mg−Si系熱電材料及びその製造方法 |
Cited By (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008075789A1 (ja) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Showa Kde Co., Ltd. | 熱電変換材料、その製造方法および熱電変換素子 |
EP2400572A4 (en) * | 2006-12-20 | 2012-11-21 | Showa Kde Co Ltd | THERMOELECTRIC HANDLING MATERIALS, PROCESS FOR THEIR PRODUCTION AND THERMOELECTRIC CONVERTER ELEMENT |
JP2013179322A (ja) * | 2006-12-20 | 2013-09-09 | Tokyo Univ Of Science | 熱電変換材料、その製造方法および熱電変換素子 |
JP5297813B2 (ja) * | 2006-12-20 | 2013-09-25 | 昭和Kde株式会社 | 熱電変換材料、その製造方法および熱電変換素子 |
EP2400572A1 (en) * | 2006-12-20 | 2011-12-28 | Showa KDE Co., Ltd. | Thermo-electric converting materials, process for producing the same, and thermo-electric converting element |
JP2011029632A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-02-10 | Tokyo Univ Of Science | マグネシウム−ケイ素複合材料及びその製造方法、並びに該複合材料を用いた熱電変換材料、熱電変換素子、及び熱電変換モジュール |
KR101418076B1 (ko) | 2009-06-30 | 2014-07-10 | 도쿄 유니버시티 오브 사이언스 에듀케이셔널 파운데이션 애드미니스트레이티브 오거니제이션 | 마그네슘-규소 복합재료 및 그 제조방법, 그리고 이 복합재료를 이용한 열전변환 재료, 열전변환 소자, 및 열전변환 모듈 |
CN102804433A (zh) * | 2009-06-30 | 2012-11-28 | 学校法人东京理科大学 | 镁-硅复合材料及其制造方法、以及采用该复合材料的热电转换材料、热电转换元件及热电转换模块 |
WO2011002035A1 (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 学校法人東京理科大学 | マグネシウム-ケイ素複合材料及びその製造方法、並びに該複合材料を用いた熱電変換材料、熱電変換素子、及び熱電変換モジュール |
JP2011049538A (ja) * | 2009-07-27 | 2011-03-10 | Tokyo Univ Of Science | アルミニウム・マグネシウム・ケイ素複合材料及びその製造方法、並びに該複合材料を用いた熱電変換材料、熱電変換素子、及び熱電変換モジュール |
CN102473831A (zh) * | 2009-07-27 | 2012-05-23 | 学校法人东京理科大学 | 铝-镁-硅复合材料及其制造方法和使用了该复合材料的热电转换材料、热电转换元件以及热电转换组件 |
KR101365251B1 (ko) * | 2009-07-27 | 2014-02-20 | 다우 코닝 도레이 캄파니 리미티드 | 알루미늄ㆍ마그네슘ㆍ규소 복합재료 및 그 제조 방법, 그리고 이 복합재료를 이용한 열전변환 재료, 열전변환 소자, 및 열전변환 모듈 |
WO2011013609A1 (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | 学校法人東京理科大学 | アルミニウム・マグネシウム・ケイ素複合材料及びその製造方法、並びに該複合材料を用いた熱電変換材料、熱電変換素子、及び熱電変換モジュール |
JP5882195B2 (ja) * | 2010-03-17 | 2016-03-09 | 国立大学法人茨城大学 | Mg2Si1−xSnx多結晶体の製造装置および製造方法 |
WO2011115297A1 (ja) * | 2010-03-17 | 2011-09-22 | 国立大学法人茨城大学 | Mg2Si1-xSnx多結晶体の製造装置および製造方法 |
US9181607B2 (en) | 2010-03-17 | 2015-11-10 | Ibaraki University | Apparatus and method for producing Mg(2)Si(1-x)Sn(x) polycrystal |
CN102811949A (zh) * | 2010-03-17 | 2012-12-05 | 国立大学法人茨城大学 | Mg2Si1-xSnx多晶体的制造装置和制造方法 |
DE102011085828A1 (de) | 2010-11-08 | 2012-05-10 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | THERMOELEKTRISCHES MATERIAL AUS EINER VERBINDUNG AUF Mg2Si-BASIS UND HERSTELLUNGSVERFAHREN DAFÜR |
US9115420B2 (en) | 2010-11-08 | 2015-08-25 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Thermoelectric material formed of Mg2Si-based compound and production method therefor |
JP2012104558A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Hitachi Chem Co Ltd | Mg2Si基化合物から成る熱電材料及びその製造方法 |
KR101171057B1 (ko) | 2011-01-17 | 2012-08-03 | 배희자 | 보일러용 열전소자 분말재료 제조 장치 및 이 장치에 의해 제조된 열전소자 분말재료를 원료로 하는 보일러용 열전소자 |
JP2012190984A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Hitachi Chem Co Ltd | マグネシウムシリサイド粉末及び、それを用いた焼結体、熱電変換素子、それらの製造方法 |
JPWO2013047474A1 (ja) * | 2011-09-26 | 2015-03-26 | 学校法人東京理科大学 | 焼結体、熱電変換素子用焼結体、熱電変換素子及び熱電変換モジュール |
JP2013073960A (ja) * | 2011-09-26 | 2013-04-22 | Tokyo Univ Of Science | マグネシウムシリサイド、熱電変換材料、焼結体、熱電変換素子用焼結体、熱電変換素子、及び熱電変換モジュール |
WO2013047474A1 (ja) * | 2011-09-26 | 2013-04-04 | 学校法人東京理科大学 | 焼結体、熱電変換素子用焼結体、熱電変換素子及び熱電変換モジュール |
WO2013047475A1 (ja) * | 2011-09-26 | 2013-04-04 | 学校法人東京理科大学 | マグネシウムシリサイド、熱電変換材料、焼結体、熱電変換素子用焼結体、熱電変換素子、及び熱電変換モジュール |
JPWO2014084163A1 (ja) * | 2012-11-27 | 2017-01-05 | 学校法人東京理科大学 | Mg−Si系熱電変換材料及びその製造方法、熱電変換用焼結体、熱電変換素子、並びに熱電変換モジュール |
WO2014084163A1 (ja) | 2012-11-27 | 2014-06-05 | 学校法人東京理科大学 | Mg-Si系熱電変換材料及びその製造方法、熱電変換用焼結体、熱電変換素子、並びに熱電変換モジュール |
US9627600B2 (en) | 2012-11-27 | 2017-04-18 | Yasunaga Corporation | Mg—Si system thermoelectric conversion material, method for producing same, sintered body for thermoelectric conversion, thermoelectric conversion element, and thermoelectric conversion module |
JP2015053466A (ja) * | 2013-08-07 | 2015-03-19 | 株式会社Nttファシリティーズ | 熱電材料、熱電材料の製造方法及び熱電変換装置 |
JP2016207825A (ja) * | 2015-04-22 | 2016-12-08 | トヨタ紡織株式会社 | 熱電変換材料、それを用いた熱電素子、及び熱電変換材料の製造方法 |
CN106180717A (zh) * | 2016-09-15 | 2016-12-07 | 梁福鹏 | 一种用于三维打印的液态原料发生装置及其控制方法 |
CN106180717B (zh) * | 2016-09-15 | 2019-11-12 | 南京钛陶智能系统有限责任公司 | 一种用于三维打印的液态原料发生装置及其控制方法 |
JP2018174273A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | トヨタ自動車株式会社 | 熱電変換材料及びその製造方法 |
CN114890791A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-12 | 清华大学 | 锑化镁基热电材料及其制备方法和应用 |
CN114890791B (zh) * | 2022-05-06 | 2022-12-23 | 清华大学 | 锑化镁基热电材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4496365B2 (ja) | 2010-07-07 |
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