Deepening the Science and Improving the Performance of Thermoelectric Conversion Using Carbon Nanotubes

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01816
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28020:Nanostructural physics-related
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: YAMAMOTO TAKAHIRO 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 教授 (30408695)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柳 和宏 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (30415757) ; 藤ヶ谷 剛彦 九州大学, 工学研究院, 教授 (30444863) ; 野々口 斐之 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 講師 (50610656)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: カーボンナノチューブ / 熱電変換

Outline of Final Research Achievements

In this project, in order to improve the thermoelectric (TE) performance of carbon nanotubes (CNTs), which are potential candidates for flexible and environmentally friendly TE materials, we achieved (1) a huge Seebeck coefficient over 1 mV/K, (2) n-type CNTs stable in air, and (3) a low thermal conductivity below 1 W/mK. In addition to the issues (1)-(3), we have developed the fully quantum-mechanical theory for TE effects, which is possible to apply strongly disordered systems such as variable range hopping transport.

Free Research Field

物性理論、計算物質科学、ナノエレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

トリリオン・センサー社会の実現に向けて，フレキシビリティーや環境調和性などの付加価値を備えた熱電材料（温度差によって起電力を生み出す材料）の創出が求められている。そのような中，カーボンナノチューブ（CNT）は環境調和型のフレキシブル熱電材料として有望視されており，CNTの熱電性能を実用レベルまで向上できれば，機械的脆弱や有害性などの問題を抱える既存の熱電材料（Be-Te系材料など）の代替になり得るため，CNTの熱電研究の科学的価値と社会的インパクトは極めて大きい。