2019 Fiscal Year Annual Research Report
Independent control of heat/charge transport using CNT/protein junctions and its application to thermally insulating thermoelectric generators
| Project/Area Number |
16H04333
|
|---|
| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
中村 雅一 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80332568)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小島 広孝 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (70713634)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 熱電変換 / ハイブリッド材料 / カーボンナノチューブ / タンパク質 / 熱・キャリア輸送制御 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、代表者らが基本コンセプトを実証した、「半導体粒子内包かご状タンパク質分子を接合部に有する超低熱伝導率カーボンナノチューブ(CNT)複合熱電材料」および「p/nドーピングされたCNT複合材料紡績糸による布状熱電変換素子作製法」を発展・統合させ、低温・低容量な熱源から非接触状態でも十分な内外温度差を得て発電する断熱性フレキシブル熱電変換素子を実現することを最終的な目的として研究を進めてきた。
これまでに高い性能が得られている２種のCNT原料、および、これまでに試みられた４種のCNT１次分散法について、最終年度の総括として全ての組み合わせを用いてCNT紡績糸を作製し、そのパワーファクターを評価した。その結果、eDIPS法で合成されたCNT原料と分散剤を添加したイオン液体中で圧搾攪拌する１次分散法の組み合わせによって、最も高いパワーファクターが得られることを確認した。CNT濃度が同じであっても分散法によって糸の直径が異なり、直径が小さいほど導電率が高いことから、１次分散法が紡糸後の密度に影響を与えていると推測される。また、紡績糸のパッシベーションを目的として水系ポリマー溶液を塗布することによって紡績糸をコーティングする方法を開発し、雰囲気による導電率変化が未コート糸の1/10程度以下に抑制されることを確認した。
さらに、布状熱電変換素子の用途を開拓するための発電デモンストレーションデバイスを作製した。布状熱電変換モジュールを作製し、このモジュールに最適化した増幅回路をブルートゥース付き小型マイコンボードに組み込むことで、布状熱電モジュールの表裏間に生じた温度差をリアルタイムでスマートフォンに転送するデモンストレーションデバイスを作製した。これを作製した効果として、熱電モジュールから5～10 cm程度離れたところに手をかざしても十分な電圧が生じることが明らかになった。
|
| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(16 results)
