東京都市大學工學部機械工學科的講師丸山惠史利用可透過溫差發電的焦熱電材料使用的「碳化硼」，開發出了能以比原來低300度的溫度合成製作的新材料。
「碳化硼」等硼類材料已被證實在實驗室水平下具有高焦熱電性能，但由於其「易碎」且「難以烘烤硬化」，因此利用以往的製作方法時，要想製作實用尺寸的零部件，需要在近2000度的高溫下進行烘烤硬化。
利用碳化硼製作零部件時，需要對原料粉末進行模製，並在近2000度的高溫下烘烤硬化，但此次採用名爲火花電漿燒結法的新技術，按重量比在原料粉末中混合了10～15％的金屬，由此降低了粉末表面的熔解溫度，將燒結溫度降至約1700度（共晶反應）。
另外，透過混合金屬，電導率提高至約1.5倍，作爲焦熱電材料實施了超過預期的優異特性。
碳化硼具有p型半導體的性質，即由電子的電洞（Hole）傳輸電力。要想開發高性能焦熱電轉換器件，需要結合p型半導體和由電子傳輸電力的n型半導體。作爲n型半導體，丸山講師還在合成具有高性能的金屬硼化合物。已透過研究應答，這種材料透過混合其他金屬也能降低燒結溫度。丸山講師還試製了組合使用p型和n型半導體的焦熱電轉換器件，目前正進行性能評估和旨在提高特性的研究。
相關研究成果已在10月27日至11月1日舉行的「第13屆環太平洋陶瓷會議（PACRIM13：The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies）」上發佈。
研究成果的社會貢獻及未來展望
硼類材料的重量比作爲焦熱電轉換器件實施實用化的碲化鉍類化合物輕60％左右，而且最大能在800度左右的溫度下穩定使用。
硼類焦熱電元件一旦製成，應用範圍非常廣，比如汽車和工廠的熱機等，而且任何規模均可使用，因此應該還可以在現有的電廠中追加使用。熱電發電與光伏發電和風力發電一樣，是一種清潔發電法，但由於不以自然爲能源，有望實施穩定的發電。
除作爲熱電發電材料使用外，碳化硼的硬度與典型的超硬木料碳化鎢不相上下，而重量可降至其五分之一左右。如果能以低成本製作，還有望應用於超硬模具等。
利用p型碳化硼類材料和n型硼類材料實際進行發電實驗
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
