超高温セラミック超格子の熱輸送特性

学術的背景 高温熱絶縁および熱電材料の設計において、熱伝導率を低下させることは重要な目標です。超格子(Superlattice, SL)構造は、異なる材料層を交互に積層することで、フォノン(phonon)の熱伝達を効果的に抑制し、材料の熱伝導率を大幅に低下させることができます。この特性により、超格子は熱障壁コーティング(Thermal Barrier Coatings, TBCs)や熱電材料において重要な応用が期待されています。しかし、超高温セラミックス(Ultra-High-Temperature Ceramics, UHTCs)の極限環境下での熱伝達特性および超格子構造の設計については、まだ多くの未解の謎が残されています。特に、遷移金属炭化物(HfCやTaCなど)はその高融点と構造安定性...

二酸化炭素負荷が金属有機構造体の熱伝導率に及ぼす影響

学術的背景 地球温暖化問題が深刻化する中、二酸化炭素(CO₂)は最も主要な温室効果ガスの一つとして、その捕獲と貯蔵技術の研究が科学界の焦点となっています。金属有機構造体(Metal Organic Frameworks, MOFs)はその極めて高い孔隙率と表面積から、CO₂を捕獲・貯蔵する理想的な材料とされています。しかし、CO₂の吸着過程は発熱反応であり、材料の温度上昇を引き起こし、その吸着効率に影響を与える可能性があります。そのため、CO₂負荷がMOFsの熱伝導率に及ぼす影響を理解することは、実際の応用における性能を最適化する上で重要です。これまでの研究は主にガス負荷のないMOFsの熱伝導率に焦点を当てており、ガス負荷後のMOFsの熱伝導メカニズムに関する体系的な研究は不足していました。...