2018 Fiscal Year Annual Research Report
Flexible fabric having thermoelectric property using the conducting polymer nanofiber
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16H04200
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
下村 武史 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40292768)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荻野 賢司 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10251589)
兼橋 真二 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80553015)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高分子構造・物性 / ナノ材料 / 有機導体 / エネルギー効率化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は導電性高分子ナノファイバーを用いたフレキシブルかつ軽量な熱電変換不織布の開発を目的とする。申請者らが研究してきたポリ(3-アルキルチオフェ ン)(P3AT)を原料とする太さ2×10nm2のP3ATナノファイバーは嵩高い疎な構造をしているため、厚みがあり断熱効果が高い不織布の作製が可能であり、細線効果と相まって、高い熱電変換効率を示すことが期待される。さらに、性能向上を目指し、内部の空気を各層に閉じ込めることで、断熱性の高い構造を実現する。本研究により エネルギーハーベスティングを牽引する機能性不織布という新しいカテゴリーの創成を行う。
これまでの研究においてドーピング条件の最適化により無次元性能指数が0.08と目標値の0.1に迫る値を実現した。また、強度のあるかさ増しのためにポリスチレン(PS)を添加し、凍結乾燥を行うことで、従来のゼーベック係数よりも1000倍程度高い巨大ゼーベック係数が得られることを確認した。
そこで本年度はその巨大なゼーベック係数のメカニズムの解明を目指した。ドーピング濃度を変えながら導電率とゼーベック係数の関係を測定すると、低ドーピング領域と高ドーピング領域では異なる依存性を示すことが確認された。そこでそれぞれの領域における温度依存性を調査すると、特に導電率において顕著な違いが見られた。低ドーピング領域では通常の半導体と同様に熱活性化型を示すが、高ドーピング領域では導電率が温度にあまりよらず、特に高温領域では負の温度抵抗係数がみられたことから、キャリア励起より分子振動によるキャリアの散乱が導電率を決めるための主要ファクターであることがわかった。また、この二つの依存性のクロスオーバーする点において最大の発電力を示すことが明らかとなり、ホットプレートで片面を加熱することでおよそ800mVの電圧を得るデモストレーションを行うできた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(12 results)
