| 研究課題/領域番号 |
21K04842
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28030:ナノ材料科学関連
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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 |
周 英 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (80738071)
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| 研究分担者 |
山田 健郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究チーム長 (50392676)
張 民芳 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60518330)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | カーボンナノチューブ / 熱電変換 / 界面 / 薄膜 / CNT薄膜 / 接合界面 / 熱電性能 / 熱電材料 |
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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）を用いた熱電変換素子は低コスト、柔軟性に富んだゼロエミッションのエネルギーハーベストとして注目されている。本研究では、CNT同士の接合界面に着目し、CNTの化学修飾・分散成膜・評価技術を駆使し、CNT同士の接合界面における電荷移動とフォノン熱伝導を高度に制御することにより、CNTの熱電性能を飛躍的に向上する技術を開発する。
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| 研究成果の概要 |
分子構造や化学的性質が異なる官能基の強い相互作用を活用し、CNT同士の接合界面を分子レベルで精密に制御することにより、化学的に安定なN型CNTの熱電変換材料を開発した。さらに、CNTの熱電性能を飛躍させ、世界最高水準の熱電性能を達成する技術を開発した。また、CNT熱電変換材料の官能基・熱流・電流分布を可視化にする技術を活用し、接合界面における熱電効果のメカニズムを解明した。特に、ロックイン赤外線発熱解析法を熱電材料への応用は世界初の試みである。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
カーボンナノチューブ（CNT）薄膜を用いた熱電変換素子は、安価な製造コストで薄膜化、且つ軽量化で柔軟性と伸縮性の付与も可能といった特徴を持っていることから、新しい熱電変換材料として注目を集めている。本研究では、CNTの界面制御という新しいアプローチにより、CNTの熱電性能を飛躍する技術を開発した。その研究成果は、CNTをベースにした柔軟な熱電材料の電気的および熱的特性を合理的に設計するための重要な知見を提供している。また、基礎研究だけでなく、次世代のウェアラブルエレクトロニクスにおける産業応用にも大きな可能性を秘めている。
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