JP2017107979A - 熱電変換材料 - Google Patents
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Description
ここで、αは熱電変換材料のゼーベック係数、σは熱電変換材料の伝導率、κは熱電変換材料の熱伝導率、κelはキャリア熱伝導率、κphは格子熱伝導率である。α2σの項をまとめて出力因子PFという。そして、Zは温度の逆数の次元を有し、この性能指数Zに絶対温度Tを乗じて得られるZTは無次元の値となる。そしてこのZTを無次元性能指数と呼び、熱電変換材料の性能を表す指標として用いられている。よって、熱電変換材料の性能向上には上記の式から明らかなように、より低い熱伝導率κが求められる。
(1)Bi及びSbから選択される少なくとも1種の元素とTe及びSeから選択される少なくとも1種の元素とを含む母材、及び母材を構成する元素と結合可能な官能基を有する分散材を含む熱電変換材料であって、分散材と母材とのハンセン溶解度パラメータ(HSP)距離Raが6.0以下である、上記熱電変換材料。
(2)δpm−δpx[式中、δpmは母材のHSPの極性項を示し、δpxは分散材のHSPの極性項を示す]の絶対値が、2.0〜7.0である、上記(1)に記載の熱電変換材料。
総HSP2=δd2+δp2+δh2
で表される。HSPはベクトル量であるため、純粋な物質で全く同一の値を有するものは殆ど存在しないことが知られている。また、一般的に使用される物質のHSPは、データベースが構築されている。このため、当業者であれば、当該データベースを参照することにより、所望の物質のHSP値を入手することができる。データベースにHSP値が登録されていない物質であっても、当業者であれば、Hansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP)のようなコンピュータソフトウェアを用いることにより、その化学構造からHSP値を計算することができる。複数の物質からなる混合物の場合、該混合物のHSP値は、含有成分である各物質のHSP値に、該成分の混合物全体に対する体積比を乗じた値の和として算出される。HSPについては、例えば、山本博志,S.Abbott,C.M.Hansen,化学工業,2010年3月号を参照することができる。
Ra2=4x(δdx−δdm)2+(δpx−δpm)2+(δhx−δhm)2
[式中、
δdxは、分散材のハンセン溶解度パラメータ(HSP)の分散項であり、
δpxは、分散材のハンセン溶解度パラメータ(HSP)の極性項であり、
δhxは、分散材のハンセン溶解度パラメータ(HSP)の水素結合項であり、
δdmは、母材のハンセン溶解度パラメータ(HSP)の分散項であり、
δpmは、母材のハンセン溶解度パラメータ(HSP)の極性項であり、
δhmは、母材のハンセン溶解度パラメータ(HSP)の水素結合項であり、
Raは、ハンセン溶解度パラメータ(HSP)空間における、母材と分散材とのHSP距離である]で表される。
[化1]
(式中、
Mは、Si、Ti、Al、Sb及びTeからなる群より選択され、
G1は独立して、母材を構成する元素と結合可能な官能基であり、
G2は独立して、CH3基、又は母材を構成する元素と結合可能な官能基であり、
nは、2〜29の整数であり、
mは、0〜5の整数であり、
lは、0〜5の整数である)
で表される化合物が挙げられる。分散材として一般式(I)で表される化合物を使用する場合、本発明の熱電変換材料において、分散材はG1又はG2において母材元素に結合している。一般式(I)中のG1及びG2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。このような構造を含む分散材は、上記一般式(I)に示されるように官能基以外の最外側は反応性の少ない炭化水素基で構成されるために、加熱により重縮合して粗大粒子が生成することを防ぐことができる。このような観点から、上記一般式(I)において、G2がCH3基であることが好ましい。
[I:熱電変換材料の製造]
[実施例1]
(1)熱電変換材料を構成する元素の塩BiCl3(0.24g)、SbCl3(0.68g)、TeCl4(1.51g)を含む溶液Aと還元剤(NaBH4)を含むエタノール溶液B(1.60gのNaBH4を150mlのエタノールに溶解させたもの)を混合して、熱電変換材料を構成するナノ母材複合粒子を作製した。
(2)作製したナノ母材複合粒子(Bi,Sb,Te)を含む溶液中に分散材として、以下の表1及び化学式に示す有機炭素化合物(0.15g)を添加した。
(3)低温熱処理(ソルボサーマル)(240℃、48時間)を施し、合金化を促進し、熱電材料母材を形成した。
(4)母材を乾燥させて粉末を得た。
(5)上記合金粉末を焼結処理(360℃)によりバルク化して焼結体を得た。
工程(1)において配合する分散材を以下の表1及び化学式に示されるものとした以外は、実施例1と同様にして焼結体を得た。
(1)熱電変換材料を構成する元素の塩BiCl3(0.24g)、SbCl3(0.68g)、TeCl4(1.51g)を含む溶液Aと還元剤(NaBH4)を含むエタノール溶液B(1.60gのNaBH4を150mlのエタノールに溶解させたもの)を混合して、熱電変換材料を構成するナノ母材複合粒子を作製した。
(2)作製したナノ母材複合粒子(Bi,Sb,Te)を含む溶液中に分散材として、以下の表1及び化学式に示す有機炭素化合物(0.15g)を添加した。
(3)低温熱処理(ソルボサーマル)(240℃、48時間)を施し、合金化を促進し、熱電材料母材を形成した。
(4)母材を乾燥させて粉末を得た。
(5)上記合金粉末を焼結処理(360℃)によりバルク化して焼結体を得た。
工程(1)において配合する分散材を以下の表1及び化学式に示されるものとした以外は、比較例1と同様にして焼結体を得た。
上記手順によって得られた実施例1−2及び比較例1−2の焼結体について、格子熱伝導率を測定した。
定常法熱伝導率評価法及びフラッシュ法(非定常法)(ネッチ社製フラッシュ法熱伝導率測定装置)による。
格子熱伝導率κphは、全体の熱伝導率からキャリア熱伝導率(Kel)を差し引いて算出した。Kel=LσT(L:ローレンツ数、σ:電気伝導率(=1/比抵抗)、T:絶対温度)。
実施例1−2及び比較例1−2の焼結体についての分析結果を表1に示す。
Claims (2)
- Bi及びSbから選択される少なくとも1種の元素とTe及びSeから選択される少なくとも1種の元素とを含む母材、及び母材を構成する元素と結合可能な官能基を有する分散材を含む熱電変換材料であって、
分散材と母材とのハンセン溶解度パラメータ(HSP)距離Raが6.0以下である、上記熱電変換材料。 - δpm−δpx[式中、δpmは母材のHSPの極性項を示し、δpxは分散材のHSPの極性項を示す]の絶対値が、2.0〜7.0である、請求項1に記載の熱電変換材料。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010114419A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-05-20 | Toyota Motor Corp | ナノコンポジット熱電変換材料、それを用いた熱電変換素子およびナノコンポジット熱電変換材料の製造方法 |
JP2011256382A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Xerox Corp | 特定のハンセン溶解度パラメータを有する溶媒を含む銀ナノ粒子組成物 |
JP2013065669A (ja) * | 2011-09-16 | 2013-04-11 | Toyota Central R&D Labs Inc | ナノヘテロ構造熱電材料およびその製造方法 |
JP2013143243A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Noritake Co Ltd | 導電性接合材とこれを用いたセラミック電子材料の接合方法およびセラミック電子デバイス |
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JP2010114419A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-05-20 | Toyota Motor Corp | ナノコンポジット熱電変換材料、それを用いた熱電変換素子およびナノコンポジット熱電変換材料の製造方法 |
JP2011256382A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Xerox Corp | 特定のハンセン溶解度パラメータを有する溶媒を含む銀ナノ粒子組成物 |
JP2013065669A (ja) * | 2011-09-16 | 2013-04-11 | Toyota Central R&D Labs Inc | ナノヘテロ構造熱電材料およびその製造方法 |
JP2013143243A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Noritake Co Ltd | 導電性接合材とこれを用いたセラミック電子材料の接合方法およびセラミック電子デバイス |
JP2015195359A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-05 | トヨタ自動車株式会社 | フォノン散乱材、ナノコンポジット熱電材料及びその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2673870C1 (ru) * | 2018-03-06 | 2018-11-30 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" | Магниторезистивный сплав на основе висмута |
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