| 研究課題/領域番号 |
19K15451
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分29030:応用物理一般関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
堀家 匠平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (00809486)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 熱電キャパシタ / イオン液体 / 熱電変換 / ゼーベック効果 / カーボンナノチューブ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
カーボンナノチューブ（CNT）とイオン液体を複合することで、高性能な熱電変換材料の創成を目指す。半導体のバンド構造からは通常得られないレベルの出力達成を目標とする。また誘電分散測定等のデータをもとに、巨大ゼーベック係数の発現メカニズム解明を試みる。環境発電分野への応用可能性を検証する。
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| 研究成果の概要 |
イオン液体の巨大な熱電応答について実験的研究を行った。温度差という外場に誘起されるイオン分極を電圧の起源として示すとともに、熱充電可能なキャパシタへの応用を示した。電子デバイスの駆動デモとして、当該熱電キャパシタを用い、熱から作った電力による赤色ＬＥＤの点灯を実証した。一方、特定のイオン液体をCNTに複合することで、カーボンナノチューブ（CNT）をn型材料に制御できることも別途明らかとした。CNTのドーピングは通常、CNTをドーピング剤溶液に浸漬して行われるが、有機溶媒ではなく水をプロセス溶媒として使えることを見出しており、ドーピングプロセスに対するグリーンケミストリ適用可能性も併せて示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
モノのインターネット（IoT）が進展する中、数兆個規模に及ぶセンサ群に対していかに給電を行うかが喫緊の課題となっている。環境発電は、環境中に広く薄く存在するエネルギーを利用して、その場で電気を作る技術でありIoTセンサの電源としてポテンシャルが高い。熱電発電デバイスは環境中に普遍に存在する熱から発電するデバイスであるが、これに適した昇圧回路の開発がボトルネックとなっていた。本研究では、イオン液体の大きな熱起電力を見出すとともに、昇圧回路不要でLEDの点灯まで実証した。将来的な環境発電デバイスへの適用可能性を示すデータと言える。
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