プリンティング熱電デバイスを指向したBi-Te熱電インクの高性能化

• 研究課題/領域番号: 15K04720
• 研究種目: 基盤研究(Ｃ)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物理学一般
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 小矢野 幹夫 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (60195873)
• 研究期間 (年度): 2015-10-21 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 熱電変換 / 熱電インク / エネルギーハーベスティング / 廃熱利用 / 環境・エネルギー / インプリンティング / ナノインプリンティング / エネルギーハーベステイング

研究成果の概要

熱電発電は熱電材料を用いて温度差から電力を得る技術であり，無駄に捨てている廃熱を電力として有効利用する新技術として注目を浴びている．熱電発電の産業応用のためには，低コストで大面積・高密度の熱電デバイスを作製することが求められており，国内外の多くのグループがプリンティング熱電デバイスの開発研究を行っている．本研究課題において我々は，プリンティング用Bi-Te系熱電インクを開発し，(1)熱処理条件とナノバルク中での結晶配向を制御することにより，市販品と同等の性能を実現することに成功した．また，(2)インプリンティング技術を導入することにより，微小サイズの熱電素子パターンを得ることに成功した．

研究成果

• [雑誌論文] High-oriented thermoelectric nano-bulk fabricated from thermoelectric ink (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Koyano, S. Mizutani, Y. Hayashi, S. Nishino, M. Miyata, T. Tanaka, and K. Fukuda
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials 巻: 46(5) 号: 5 ページ: 2873-2879
  • DOI: 10.1007/s11664-016-5016-1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] p型Bi2Te3ナノバルクへのTe添加による物性変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大滝 健悟，宮田 全展，田中 哲史，福田 克史，小矢野 幹夫
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春期学術講演会（2018年3月18日，早稲田大学西早稲田キャンパス）
• [学会発表] Development of Printing Thermoelectric Module and Quest of New Thermoelectric Materials for Energy and Environmental (2017)
  • 著者名/発表者名: Mikio Koyano
  • 学会等名: JSAP-KPS K-J Joint Symposium （2017年10月26日，韓国 慶州市コンベンションセンター）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bi2Te3ナノバルクに対する過剰Teの添加効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大滝 健悟, 宮田 全展, 田中 哲史, 福田 克史, 小矢野 幹夫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋期学術講演会（2017年9月6日，福岡国際会議場）
• [学会発表] 熱電変換技術を活用した未利用熱の高効率回収 ～ プリンティング熱電モジュールの作製と熱電鉱物の開発 ～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 小矢野幹夫
  • 学会等名: 共同シンポジウム（金沢大学・北陸先端科学技術大学院大学）「エネルギー創製デバイスの将来展望」
  • 発表場所: しいのき迎賓館，金沢市
  • 年月日: 2016-12-14
  • 招待講演
• [学会発表] マクロに見た熱電材 ミクロに見る熱電変換 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小矢野 幹夫，宮田 全展，Pham Xuan Thi
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ，新潟市
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] High-oriented thermoelectric nano-bulk fabricated from thermoelectric ink (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Koyano, S. Mizutani, Y. Hayashi, S. Nishino, M. Miyata, T. Tanaka, and K. Fukuda
  • 学会等名: The 35th International Conference and The 1st Asian Conference on Thermoelectrics (ICT/ACT 2016)
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会
• [学会発表] High-oriented thermoelectric nano-bulk fabricated from thermoelectric ink (2016)
  • 著者名/発表者名: Koyano, S. Mizutani, Y. Hayashi, S. Nishino, M. Miyata, T. Tanaka, and K. Fukuda
  • 学会等名: The 35th International Conference and The 1st Asian Conference on Thermoelectrics (ICT/ACT 2016
  • 発表場所: 中国 武漢市
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会
• [学会発表] 熱電インクを用いたBi2Te3配向ナノバルクの低温作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 水谷 慎吾，林 祐司，西野 俊佑，宮田 全展，小矢野 幹夫，田中 哲史，福田 克史
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 基板表面に担持したBi-Te熱電微粒子のAFM観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 祐司，水谷 慎吾，西野 俊佑，宮田 全展，小矢野 幹夫，田中 哲史，福田 克史
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 擬一次元伝導体マイクロリボンの熱電特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐久間 佑，西野 俊佑，宮田 全展，小矢野 幹夫
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Thermoelectric technology for energy and environmental (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Koyano
  • 学会等名: The 1st International Symposium of Energy and Environment in JAIST
  • 発表場所: 北陸先端科学技術大学院大学（石川県能美市）
  • 年月日: 2016-02-26
  • 招待講演
• [図書] フレキシブル熱電変換材料の開発と応用【第Ⅲ編 モジュール開発】 第2章 インクジェットを活用したBi-Te系フレキシブル熱電モジュールの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小矢野幹夫
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: CMC出版
  • ISBN: 9784781312552