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ナノマテリアルを用いた有機・無機ハイブリッド熱電材料の開発と熱電デバイスへの展開

研究課題

研究課題/領域番号 17J11516
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ナノ材料化学
研究機関山陽小野田市立山口東京理科大学

研究代表者

大島 啓佑  山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードカーボンナノチューブ / ナノ粒子 / 有機熱電材料 / 熱電変換 / ハイブリッド / 環境発電 / ナノ材料
研究実績の概要

世界の総エネルギー消費の約9割は、化石資源に依存しているが、その約半分が利用されず、排熱として失われている。特に、排熱の大部分は200℃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、熱から電力を取り出す熱電変換技術が期待されている。特に、排熱の大部分は200℃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、熱から電力を取り出す熱電変換技術が期待されている。これまでの研究で、カーボンナノチューブ(CNT)を主体とした有機・無機ハイブリッド熱電材料について報告している。この複合熱電材料の性能は、CNTの性能に依存する。本報告では、CNTおよび、ナノ粒子を利用した有機・無機ハイブリッド熱電材料の飛躍的な性能向上と、次世代有機熱電デバイスの開発について報告する。
熱電材料の性能は、熱起電力のゼーベック係数、導電率、熱伝導率で評価され、ゼーベック係数と導電率が高く、熱伝導率が小さいことが望ましい。本研究では、CNTの導電率向上を目的として、導電性の高いパラジウムナノ粒子との複合を検討した。CNTの存在下で化学的手法でパラジウムナノ粒子を生成させることで、ナノ粒子がCNTの構造欠陥(活性点)に選択的に担持することを見出した。ナノ粒子を担持させることで、導電率を約2倍向上させることに成功した。これは、導電率を低下させる原因となるCNTの構造欠陥にパラジウムナノ粒子が担持することで、CNT内の構造欠陥が補修されキャリア移動度が向上したものと考えられる。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Novel Preparation of Poly(3,4-ethylene dioxythiophene)-Poly(styrenesulfonate)-Protected Noble Metal Nanoparticles as Organic-Inorganic Materials for Thermoelectric Materials2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hata, T. Omura, K. Oshima, Y. Du, Y. Shiraishi, and N. Toshima
    • 雑誌名

      Bull. Soc. Photogr. Imag. Japan

      巻: 27 ページ: 13-18

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improvement of stability of n-type super growth CNTs by hybridization with polymer for organic hybrid thermoelectrics2017

    • 著者名/発表者名
      K. Oshima, Y. Yanagawa, H. Asano, Y. Shiraishi, and N. Toshima
    • 雑誌名

      Synthetic Metals

      巻: 225 ページ: 81-85

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric Properties of PEDOT/PSS-Halloysite Nanotubes (HNTs) Hybrid Films2017

    • 著者名/発表者名
      S.-J. Luo, P. Zhang, Y.-A. Mei, J.-B. Chang, S. Ichikawa, K. Oshima, N. Toshima, and H. Yan
    • 雑誌名

      Current Nanoscience

      巻: 225 ページ: 130-135

    • DOI

      10.1016/j.synthmet.2016.12.019

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved Thermoelectric Behavior of PEDOT-PSS using PVP-coated GeO2 Nanoparticles2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiraishi, S. Hata, Y. Okawauchi, K. Oshima, H. Anno, and N. Toshima
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 号: 2 ページ: 933-936

    • DOI

      10.2174/1573413712666161025123550

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] n型熱電特性を示すCNT/高分子 ハイブリッド有機熱電材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      大島啓佑,柳川 優希, 白石幸英,戸嶋直樹
    • 学会等名
      第14回 日本熱電学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 13族元素ドープZnOナノ粒子の合成と熱電特性2017

    • 著者名/発表者名
      田口和樹,大島啓佑,秦 慎一, 白石幸英,戸嶋直樹
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業 第6回CSJ化学フェスタ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Nanomaterial Hybrids for Energy Conversion2017

    • 著者名/発表者名
      N. Toshima, K. Oshima, and Y. Shiraishi
    • 学会等名
      International Conference on Functional Nanomaterials and Nanotechnology (ICFNN-2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Organic Hybrid Thermoelectric Materials Based on the Concept of Macromolecular Complexes2017

    • 著者名/発表者名
      N. Toshima, K. Oshima, and Y. Shiraishi
    • 学会等名
      17th IUPAC International Symposium on MacroMolecular Complexes
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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