【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.23】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UT0356

利用課題名 / Title

FAST材料の微細組織観察

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

熱電材料/ Thermoelectric material,センサ/ Sensor,電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子回折/ Electron diffraction

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

岩本 知広

所属名 / Affiliation

茨城大学大学院理工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

池田輝之,趙至洋,市川海人

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

寺西　亮佑

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-006：ハイスループット電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　IoTセンサーの駆動を支える自立電源として、新規熱電材料FAST材料(Fe-Al-Si Thermoelectric Material)が期待されている。熱電材料を用いることで、我々の周りに多数存在する排熱を有効活用したエネルギーの高効率利用が可能になる。特にFAST材料は従来の熱電材料と異なり、低コストかつ有害な物質を含まない。現在、このFAST材料の組織を制御することで、熱エネルギーから電気エネルギーへの変換効率を上げることが試みられている。本研究では様々な条件で作成されたFAST材料の微細組織解析を行い、材料作成プロセスへのフィードバックを行うことを目的としている。

実験 / Experimental

　Fe、Al、Siの粉をボールミルによって粉砕、微細化した後、反応焼結することによりペレット状のFAST材料を作成する。これからロースピードソーで厚さ500μm、2mm四方の板を切り出し機械研磨により薄くした。さらに中央部をディンプリングによりくぼませた後、イオン研磨により穴をあけTEM観察用試料を作成した。観察はJEM-2800を用いた。

結果と考察 / Results and Discussion

FAST材料は100～300nmの等軸の結晶粒からなっていた。また、2～30nmの大きさの多数の析出物が粒内、粒界に観察された。これらをEDSによって分析したところ、大多数がAl₂O₃であった。また大きな析出物内部ではAl₂O₃の複数の結晶が含まれていた。他にもSiO₂やZrが存在しているのが確認された。またFAST材料の作成条件によってこの析出物の形態や分布が異なることも明らかになった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 市川海⼈他、FAST材料の微細組織観察、日本金属学会2025年春期講演大会ポスター発表 2025年3月8日
2. 趙⾄洋他、Al2Fe3Si3ナノコンポジット中のナノ粒⼦と熱電特性の関係、日本金属学会2025春期講演大会 2025年3月9日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件