2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of n-type flexible thermoelectric material based on Mg2Si/CNT composite nanofibers
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16K06790
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
菊池 圭子 東北大学, 工学研究科, 助教 (80361137)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 熱電変換材料 / カーボンナノチューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボンナノチューブ(CNT)の表面をシリサイド系熱電変換材料でコーティングした複合ナノファイバーを作成し，400℃まで使用可能なn型フレキシブル熱電変換素子を開発することが本研究課題の目的である．本年度はマグネシウムシリサイドコーティングの高性能化とマグネシウムシリサシド/CNT複合ナノファイバーによる薄膜形成を行った．
昨年度までの研究から，プロセスの中間生成物であるシリコン中にシリカを残存させないことが重要であることが明らかなっている．しかしエッチングによりシリカを完全に除去するとシリコンナノ粉末がCNTから剥離してしまうことが分かった．そこでシリコンのサブミクロン粉末を原料粉末として新たに採用し，コロイドプロセスを用いたマグネシウムシリサイド/CNT複合ナノファイバー合成プロセスを新たに開発した．本プロセスによりマグネシウムシリサイドがCNTに付着した複合ナノファイバーを得ることに成功した．さらにCNT表面の官能基除去プロセスを合成プロセス内に組み込むことにより，マグネシウムシリサイド中の不純物を低減できることが明らかとなった．また不純物を低減させることにより，マグネシウムシリサイド/CNT複合ナノファイバーの性能指数は大幅に向上した．
次に吸引濾過を利用したプロセスにより複合ナノファイバーの薄膜化を行った．その結果，薄膜化には成功したものの，薄膜のサイズがある程度以上大きくなると亀裂が入り割れてしまうことが分かった．CNT表面に合成されるマグネシウムシリサイドの大きさは原料シリコン粉末と同程度の大きさとなるが，本研究で用いたシリコン粉末の粒径はCNTと比較して大きかったため，薄膜形成に必要なCNT同士の絡み合いをマグネシウムシリサイドが阻害してしまったためであると考えられる．
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