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2011 年度 実績報告書

導電性高分子ナノファイバーを用いた熱電変換マイクロモジュールの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23350111
研究機関東京農工大学

研究代表者

下村 武史  東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (40292768)

キーワード導電性高分子 / ナノファイバー / 熱電変換 / ナノインプリント / ポリチオフェン
研究概要

初年度はナノインプリントを用いたPATナノファイバーアレイの作製と評価を行った。
1[PAT混合レジストの調整とナノファイバー析出条件の検討]レジストであるポリメタクリル酸メチル(PMMA)とポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3AT)に溶媒を加えて加熱攪拌し、PAT混合レジストを調整した。次に、混合レジストを洗浄したガラス基板にスピンコートで成膜し、現有設備である原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、モルフォロジーの確認を行った。添加溶媒によってナノファイバーの形成の有無が、P3HT/PMMA比によってナノファイバーの凝集状態やネットワークの形成状態が大きく影響されることを見出し、ネットワークを形成しかつ凝集が少ない条件を決定した。
2[ナノインプリントによるPATナノファイバーアレイの作製]調整した混合レジストを用いて、鋳型を押しつけながら、熱ナノインプリントを行い、P3HTナノファイバーアレイを作製した。鋳型の転写は新規に導入するナノインプリント装置を用いて行った。AFMを用いてナノインプリントの転写精度の確認を行ったところ、100nmまではほぼ鋳型通りの転写ができていることが確認された。
3[PATナノファイバーアレイの構造と電気物性評価]ナノインプリント前のコンポジットフィルムおよびP3HTナノファイバーアレイの両端に電極をつけ、導電率の評価を行った。ナノインプリント前のコンポジットフィルムではネットワークの発達とともに導電率の上昇が観察された。導電率も0.001S/cm程度と期待された値となる条件が確認され、さらに測定システムを整備し、熱電変換の測定を試行してみたところ、起電力が観察され、ゼーベック係数も得られた。一方、P3HTナノファイバーアレイはファイバーネットワークが十分につながっておらず、導電率を得るまでには至らなかったため、今後、最適な条件をさらに探索する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ナノファイバーのネットワーク形成に最適な条件を決定し、その導電率を測定するとともに、初年度には予定していなかった熱電変換特性の測定を試行することができた。この点において計画以上に進展した。一方、P3HTナノファイバーアレイの作製に成功したが、その電気特性は十分に得られておらず、さらなる条件検討が必要であった。この点ではやや計画より遅れている。以上を総合的にみておおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

初年度の結果から、ナノファイバーがアレイ内で配列することで、ネットワークの接続が不良になっていると考えているため、P3HTの分量をレジスト調整時に増やして、作製を実施することで、初年度の問題点を解決する。その後は、初年度に整備した熱電変換測定用のシステムを用いて、ナノファイバーアレイのゼーベック係数、導電率、熱伝導率を測定し、熱電変換特性を評価していく。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Convenient Fabrication of Fine Electrodes for Electric Measurement of Nanofibers by Nanoimprint Lithography2012

    • 著者名/発表者名
      Hisanao Iwai
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 51 ページ: 030204-1-3

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.030204

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic conduction pathways of poly (3-hexylthiophene) nanofibers embedded in polymer film2012

    • 著者名/発表者名
      Ken-ich Yoshida
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 44

    • DOI

      10.1038/pj.2012.1

    • 査読あり
  • [学会発表] 導電性高分子の自己組織化によるナノファイバー形成と分子素子への応用展開2012

    • 著者名/発表者名
      下村武史
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶応大学(神奈川県)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-27
  • [学会発表] ナノインプリントリソグラフィーによる微細電極作製とFET測定2011

    • 著者名/発表者名
      岩井久尚
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-09-30
  • [学会発表] 透明導電性高分子ナノファイバーフィルムの特性評価2011

    • 著者名/発表者名
      阿栄高娃
    • 学会等名
      第60回高分子討論会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      2011-09-28
  • [学会発表] 孤立ポリチオフェンナノファイバーのキャリア輸送特性の評価2011

    • 著者名/発表者名
      村沢義寛
    • 学会等名
      第60回高分子討論会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      2011-09-28
  • [学会発表] 相分離構造を有する高分子の走査プローブ顕微鏡による表面電位計測2011

    • 著者名/発表者名
      川崎正博
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] ゲート絶縁膜表面修飾した導電性高分子ナノファイバー1本レベルのFET特性2011

    • 著者名/発表者名
      三木健生
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] 透明性を有する導電性高分子ナノファイバー膜の開発2011

    • 著者名/発表者名
      阿栄高娃
    • 学会等名
      第60回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪府)
    • 年月日
      2011-05-25
  • [学会発表] ゲート絶縁膜表面修飾した導電性高分子ナノファイバーのFET特性2011

    • 著者名/発表者名
      三木健生
    • 学会等名
      第60回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪府)
    • 年月日
      2011-05-25
  • [図書] PEDOTの材料物性とデバイス応用(奥崎秀典編)2012

    • 著者名/発表者名
      下村武史
    • 総ページ数
      370-374
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー
  • [図書] 表面新物質創製(日本表面科学会編)2011

    • 著者名/発表者名
      下村武史
    • 総ページ数
      70-82
    • 出版者
      共立出版
  • [備考]

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/%7Esimo/index.html

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公開日: 2013-06-26  

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