Nakatsugawa Lab
Hiroshi Nakatsugawa
中津川 博  Hiroshi NAKATSUGAWA
職   名:准教授
研究組織:大学院工学研究院
       機能の創生部門/固体の機能分野
教育組織:大学院工学府
       システム統合工学専攻/材料設計工学コース
学部組織:工学部生産工学科
担当講義:<大学院>機能材料学特論、機能材料工学
       <学  部>固体電子論、計算材料学
       <第二部>

専   門:材料物性
連絡先  :E-mail
中津川研究室ホームページ
関連リンク
● 研究テーマと概要 ●
我が国で消費される全一次供給エネルギーの約30%は有効に利用されているが、残りの約70%は廃熱として棄てられている。2000ccの乗用車のエネルギー収支を例にとると、駆動力に利用されるエネルギーは18%、残りの82%は摩擦・排気ガス・エンジンからの放熱として棄てられている。そこで、熱電変換材料を用いた無駄に棄てられている廃熱の有効利用技術は省エネルギーの観点から注目を集めている。近年、Bi-Te系やPb-Te系の金属間化合物に代わる次世代熱電変換材料として注目を集めているのが3族遷移金属酸化物である。酸化物は一般にゼーベック係数Sは大きくても電気伝導率σが小さく熱電変換材料には適さない半導体(絶縁体)であると見なされてきた。しかし、NaxCoO2の発見を契機に事態は急変し、酸化物でもBi2Te3に匹敵する性能を示す熱電変換材料が層状Co酸化物(Bi222・Ca349)を中心に存在することが判明した。特に、酸化物であるため、耐熱性や耐酸化性に問題が無いだけでなく、毒性を持つ元素をほとんど含まないことから、比較的安価で環境負荷のリスクが小さい熱電変換材料の実現が可能である。本研究室では酸化物材料に焦点をあて、熱電変換材料に関する研究を精力的に行っている。
図1. 酸化物熱電変換素子
図1. 酸化物熱電変換素子
図2.熱電変換材料の物性評価
図2.熱電変換材料の物性評価
● 主な公表論文 ●
(1)中津川博, 井口栄資, “La0.9(Sr1-xCax)1.1CoO4の熱電変換材料への応用”, 日本金属学会誌,Vol.63pp.1393-1399 (1999).
(2) H. Nakatsugawa and E. Iguchi, “Electronic and Magnetic Properties due to Co ions in La0.9Sr0.1Fe1-xCoxO3”, Journal of Solid State Chemistry, Vol. 159 pp.215-222 (2001).
(3) H.Nakatsugawa and K.Nagasawa, “Evidence for the two-dimensional hybridization in Na0.79CoO2 and Na0.84CoO2”, Journal of Solid State Chemistry, Vol. 177 pp.1137-1145 (2004).
(4) H.Nakatsugwa, H.M.Jeong, R.H.Kim and N.Gomi, “Thermoelectric and Magnetic Properties of [(Ca1-xPbx)2CoO3.1]0.62CoO2 (0≦x≦0.03)”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 46 No. 5A pp.3004-3012 (2007).
(5) H.Nakatsugawa, K.Nagasawa, Y.Okamoto, S.Yamaguchi, S.Fukuda and H.Kitagawa. “The Effects of Polysilastyrene and Au Additions on the Thermoelectric Properties in β-SiC/Si Composites”, Journal of Electronic Materials, in press (2009).

Thermoelectric oxides have been attracting increasing attention from the viewpoint of application to thermoelectric power generation using waste heat, because the candidate oxides are composed of environmentally benign elements and are chemically stable at a high temperature in air atmosphere. [Ca2CoO3]0.62CoO2, known as Ca3Co4O9, have attracted much attention as candidate for p-type thermoelectric materials. The crystallographic structure was analyzed with x-ray and neutron diffraction measurements and the neutron diffraction which was carried out at room temperature using HERMES installed on T1-3 port of JRR-3M reactor in JAERI. The lattice parameters were refined using Rietveld analysis by PREMOS in the REMOS95 package. The magnetic susceptibilities were measured using a SQUID magnetometer (quantum design MPMS) as function of temperature on both field and zerofield cooling.
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