Creation of organic / inorganic hybrid thermoelectric materials and module development that effectively utilize low-temperature waste heat

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05633
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35030:Organic functional materials-related
• Research Institution: Tokyo University of Science, Yamaguchi
• Principal Investigator: Shiraishi Yukihide 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 教授 (60289303)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅野 比 山陽小野田市立山口東京理科大学, 共通教育センター, 准教授 (60389153) ; 秦 慎一 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 助教 (20796271)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: カーボンナノチューブ / ナノ粒子 / コロイド / 熱電変換特性 / ハイブリッド材料

Outline of Final Research Achievements

The carbon nanotubes (CNTs) have many defects resulting in low conductivity, which is a disadvantage of the CNTs. We discovered that even the defective CNTs can provide good thermoelectric performance by forming the ternary hybrid films made of the CNTs, nanoparticles (NPs) of conducting polymer complex, and poly(vinyl chloride). The good thermoelectric performance of the ternary film was possibly attributed to the defect repair effect in addition to the bridging effect of the polymer complex-NPs among the CNTs. Chemical reduction of metal ions in the dispersion of the CNTs, on the other hand, provided the hybrids with enhanced performance in the electrical conductivity, and, thus, the thermoelectrics.

Free Research Field

有機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

モノのインターネットを実現するための課題は、電源の確保であるが、電池交換、充電操作、電源配線などが容易ではない場所も多い。その電源技術のひとつとして注目されている技術が、熱、光、振動などを「ハーベスト」して、電力に変換する技術である。世界のエネルギーの66％は排熱として失われており、その大部分は150℃以下の低温排熱である。この低温排熱の有効利用法の一つとしての熱から電力を取り出す「熱電変換技術」は、可動部がないためメンテナンスフリーで長寿命、設置も容易な点で注目されている。従来、熱電変換材料には無機熱電材料のみが対象とされてきたが、本研究では有機/無機ハイブリッド熱電材料について検討した。