東京都市大学 工学部 機械工学科の丸山 恵史 講師は、温度差を利用して発電できる熱電材料に使用可能な「炭化ホウ素」を、従来より300度低い温度で合成できる技術を開発しました。炭化ホウ素などのホウ素系材料は、実験室レベルでは高い熱電性能を有することが確認されています。しかし「脆い」、「焼き固まりにくい」ために実用的な大きさの合成ができないという課題がありました。

　炭化ホウ素の場合、部材を作製するには原料粉末を成型し、2000度近い高温で焼き固める必要がありましたが、今回、放電プラズマ焼結法（※1）と呼ぶ新技術を利用し、原料粉末に金属を重量比にて10～15％混ぜることで、粉末の表面が溶融する温度が低下し、焼結温度を約1700度まで下げることができました（共晶反応※2）。

　さらに金属を混ぜることで電気伝導度が約1.5倍に高まり、熱電材料として期待していた以上の優れた性質を示すことができました。

　炭化ホウ素は電子の空いた穴（ホール）が電気を運ぶp型半導体の性質を示します。高性能の熱電変換デバイスを開発するには、p型と、電子が電気を運ぶn型半導体を組み合わせる必要があります。丸山講師はn型として高い性能を示す金属のホウ素化合物の合成も進めています。この材料も別の金属を混ぜることで焼結温度が下がることを確認済みです。p型とn型を組み合わせた熱電変換デバイスも試作し、現在、性能評価と特性を高める研究を進めています。