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セラミックス材料工学

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教授:西尾 圭史

ファインセラミックスは機能の宝庫である

ファインセラミックスとは電気・光・磁器・生体・力学など様々な優れた機能を持ったセラミックスのことです。私たちの研究室では化学的な手法により原料粉体を合成し、新たな法により優れた機能を持ったセラミックスの作製に取り組んでいます。最近では環境を意識した新しい発電システムに応用される熱電変換システム用セラミックスや水素エネルギー社会を安全にむかえることを実現させるための高性能水素ガスセンサーなどの開発を進めています。              
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研究例

環境に優しい発電材料とモジュールの開発

熱を直接電気に変える事ができるモジュールを熱電発電モジュールと呼び、これを構成する材料を熱電変換材料と言います。自動車エンジン、焼却炉、工業炉などから排出される熱エネルギーの多くはそのまま排熱として捨てられています。この排熱を利用して発電することができ、発電の際に排出物を出さない環境に優しい発電材料とモジュールの開発を行っています。

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電気物性を利用して水素ガスを検知するセンサーへの応用

クロミズムを示すWO3にPtナノ微粒子を坦持させることでガスクロミック現象を示す薄膜材料はやや茶色身がかった透明な薄膜であり、電気伝導を示さない絶縁体です。このPt-WO3薄膜は水素ガスに触れた瞬間に青色を呈し、同時に電気が流れるようになります。この光、電気物性を利用して水素ガスを検知するセンサーへの応用を研究しています。

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サーメット材料の作製・ヒートシンクの開発

ZrW2O8は-272.7から777℃という幅広い温度域に於いて負の熱膨張を示す物質として知られています。この物質を作製するためには1105℃以上の高温から急冷することが必要であり、777℃以上で分解することから焼結体の作製が困難な物質として知られています。我々のグループではゾル−ゲル法と放電プラズマ焼結法を併用することで600℃という低温で緻密な焼結体としてZrW2O8を作製することに成功しています。また、金属とセラミックスの複合体であるサーメット材料の作製も行っており、熱膨張係数と熱伝導度をコントロールしたヒートシンクの開発も手がけています。

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