• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

分子ナノ界面を利用した高性能フレキシブル熱電変換材料の創成

Research Project

Project/Area Number 17J00903
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field General applied physics
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

堀家 匠平  神戸大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords熱電変換 / カーボンナノチューブ / 有機強誘電体 / イオン液体 / 界面分極 / 印刷プロセス / ナノ粒子
Outline of Annual Research Achievements

カーボンナノチューブ(CNT)の印刷成膜法の確立、CNT/有機強誘電体ナノ粒子/イオン液体コンポジットの作製と熱電特性評価、CNTの安定なn型ドーパント探索を行った。①成膜後に真空アニールにより容易かつ高効率に除去可能な界面活性剤の探索を行った。真空下熱重量測定と赤外分光測定を組み合わせることで、非イオン性界面活性剤が適していることを見出した。インクジェット法によってCNTを所望のサイズにて成膜可能にするとともに、界面活性剤とCNTの吸着エネルギーを定量化した。②再沈法によって有機強誘電体P(VDF/TrFE)のナノ粒子を形成可能とした。これをCNT分散水に添加、印刷成膜することで、双方の材料が良好に分散したコンポジットを作製した。続いてCNTの半導体極性をP(VDF/TrFE)の分極によって制御するため、コロナ放電によるポーリングを行った。しかしコロナ電圧の符号によらずコンポジットはp型を示し、CNTの半導体極性をn型に制御することができなかった。CNTの導電性が高いため、コンポジットにおいてP(VDF/TrFE)に十分な電界が印加されなかったことが原因と考えられる。しかしイオン液体を添加した場合、ゼーベック係数の有意な増加を確認した。③種々のビニル高分子をCNTにドーピングしてゼーベック係数を測定した結果、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルという極めて汎用性・安全性の高い高分子ドーピングによりCNTが大気安定なn型材料に変化することを見出した。また熱電モジュールを簡便・高速に作製するプロセスとして、光によるCNTのドープ・脱ドープ法を着想した。高分子ドープ後、紫外線により高分子の化学構造を部分的に変化させることで、p型およびn型CNTの接続を簡便に作製可能とした。本プロセスは原理的に3Dプリンタとの相性も良く将来的な熱電素子の簡便な製造に有効であると考えている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

印刷プロセスの確立、有機強誘電体ナノ粒子・イオン液体との複合といった構造形成、評価をほぼ完了したため。また、資源制約が低く、安全性の高い安定な電子供与体を偶然にも発見するとともに、CNT/ドナーの同一界面から簡便に双極型熱電モジュールを形成する手法を提案することができたため。

Strategy for Future Research Activity

CNT/イオン液体コンポジットに対してP(VDF/TrFE)層を積層した電界効果型トランジスタ構造にて、ゼーベック係数の増加ならびにp型/n型制御を試みる。CNT/P(VDF/TrFE)積層素子において、ゼーベック係数および導電率のCNT伝導型(半導体、金属)依存性を確認する。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Photoinduced charge-carrier modulation of inkjet-printed carbon nanotubes via poly(vinyl acetate) doping and dedoping for thermoelectric generators2018

    • Author(s)
      Shohei Horike, Tatsuya Fukushima, Takeshi Saito, Yasuko Koshiba, Kenji Ishida
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: 691 Pages: 219-223

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2017.11.028

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly stable n-type thermoelectric materials fabricated via electron doping into inkjet-printed carbon nanotubes using oxygen-abundant simple polymers2017

    • Author(s)
      Shohei Horike, Tatsuya Fukushima, Takeshi Saito, Takuya Kuchimura, Yasuko Koshiba, Masahiro Morimoto and Kenji Ishida
    • Journal Title

      Molecular Systems Design & Engineering

      Volume: 2 Issue: 5 Pages: 616-623

    • DOI

      10.1039/c7me00063d

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improving the light-emitting properties of single-layered polyfluorene light-emitting devices by simple ionic liquid blending2017

    • Author(s)
      Horike Shohei、Nagaki Hiroto、Misaki Masahiro、Koshiba Yasuko、Morimoto Masahiro、Fukushima Tatsuya、Ishida Kenji
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Issue: 3S2 Pages: 03EH02-03EH02

    • DOI

      10.7567/jjap.57.03eh02

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 熱電変換材料開発に向けたEDOT気相重合条件の最適化2017

    • Author(s)
      平井愛、小柴康子、堀家匠平、森本勝大、三崎雅裕、福島達也、石田謙司
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: 117 Pages: 21-26

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Highly Stable N-Type Carbon Nanotubes via Simple Vinyl Polymer Doping for Flexible Thermoelectric Generators2018

    • Author(s)
      Horike Shohei、Fukushima Tatsuya、Saito Takeshi、Koshiba Yasuko、Ishida Kenji
    • Organizer
      International Conference on Organic and Hybrid Thermoelectrics (ICOT2018)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イオン液体マイクロ液滴内におけるAlq3の結晶成長メカニズム解明2018

    • Author(s)
      口村拓也, 福島達也, 堀家匠平, 小柴康子, 石田謙司
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化剤融液上で気液界面重合したPEDOT膜の構造と電子物性評価2018

    • Author(s)
      平井愛, 小柴康子, 堀家匠平, 森本勝大, 福島達也, 石田謙司
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Improved light emitting properties from single-layered polyfluorene device by simple ionic liquid blending2017

    • Author(s)
      Horike Shohei、Nagaki Hiroto、Misaki Masahiro、Koshiba Yasuko、Morimoto Masahiro、Fukushima Tatsuya、Ishida Kenji
    • Organizer
      9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE9)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 真空アニールによるカーボンナノチューブ薄膜からの非イオン性界面活性剤の蒸発ダイナミクス2017

    • Author(s)
      堀家匠平、小柴康子、福島達也、斎藤毅、石田謙司
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] エナジーハーベスターに向けたn型熱電変換材料:ビニル高分子によるカーボンナノチューブへの電子ドーピング2017

    • Author(s)
      堀家匠平, 小柴康子, 森本勝大, 福島達也, 斎藤毅, 石田謙司
    • Organizer
      第63回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] High Voltage Sensitivity of Organic Pyroelectric Sensors with Polarization Treatment during Evaporation Process2017

    • Author(s)
      Sutani Yohei、Horike Shohei、Fukushima Tatsuya、Koshiba Yasuko、Morimoto Masahiro、Kodani Tetsuhiro、Kanemura Takasi、Ishida Kenji
    • Organizer
      2017 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Field-Effect and Chemical Charge-type Modulations of Carbon Nanotubes using Functional Polymers for Thermoelectric Energy Harvesters2017

    • Author(s)
      Horike Shohei、Fukushima Tatsuya、Saito Takeshi、Koshiba Yasuko、Morimoto Masahiro、Ishida Kenji
    • Organizer
      The 17th International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (Power MEMS 2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Orientation dependence of power generation of piezoelectric energy harvesting using stretched ferroelectric polymer films2017

    • Author(s)
      Kobayashi Akiko、Koshiba Yasuko、Ueno Yoshikazu、Kajihara Tadao、Tsujiura Yuichi、Morimoto Masahiro、Horike Shohei、Fukushima Tatsuya、Kanno Isaku、Ishida Kenji
    • Organizer
      The 17th International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (Power MEMS 2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] フレキシブル熱電変換材料の開発と応用2017

    • Author(s)
      中村雅一
    • Total Pages
      254
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781312552
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi