English    Japanese

研究内容

研究テーマ一覧
・気化熱冷却を利用した熱電発電デバイスの開発
・SWCNT膜のpn接合デバイスの開発
・SWCNT膜のn型安定性評価
・メッシュ構造をもつSWCNT膜の熱電発電デバイスの開発
・めっき法による熱電半導体薄膜の性能改善
・熱電性能の向上を目指した低次元材料の合成
・3ω法とナノインデンテーション法を組み合わせた熱輸送解析

気化熱冷却を利用した熱電発電デバイスの開発

温度差から発電する熱電発電は加熱源を必要としますが、気化熱冷却により温度差をつけることで、熱源が不要な熱電発電デバイスの開発及び性能向上を行っています。 自然に発生する気化熱による冷却を利用することで、熱電発電がさらに身近なものになることを目指しています。

SWCNT膜のpn接合デバイスの開発

熱電材料の一つに単層カーボンナノチューブ(SWCNT)があり、大気中ではp型の反応を示しています。 これに陽性界面活性剤を加えて熱処理することでn型の反応を示します。 p型SWCNTとn型SWCNTの領域を接することでpn接合部を持つSWCNT膜を作製します。 作製条件を変えることにとり熱電性能や発生電圧の向上を目指します。

SWCNT膜のn型安定性評価

単層カーボンナノチューブ(SWCNT)は大気雰囲気中でp型を示す熱電変換材料として注目されています。 近年の研究により、特定の界面活性剤をドーピングし熱処理を行うことで約2年間n型を保持する事を確認しました。 より高い起電力を得るためにはn型での高性能化が求められておりその評価を行っています。

メッシュ構造をもつSWCNT膜の熱電発電デバイスの開発

メッシュ素材を用いた基板にSWCNT分散溶液をコーティングすることで、フレキシブル性を持ちながら放熱性の高く、より膜内で温度差の生じやすいSWCNT膜を作製する研究を進めています。
そのSWCNT/メッシュ膜を利用し、デバイス全体で温度差が生じやすく、フレキシブル性を有する熱電発電デバイスの作製に取り組んでいます。

めっき法による熱電半導体薄膜の性能改善

室温付近で最も高い性能を示すビスマス・テルル系材料とフレキシブルなSWCNT基板を用いて熱電半導体薄膜を製作しています。めっき法は成膜速度が高く、高価な設備が不要であるため、薄膜の製造コストを低減できます。

熱電性能の向上を目指した低次元材料の合成

液体を溶媒とし、加熱・加圧を行いながら溶液中でのイオン反応を利用して合成を行うソルボサーマル法を用いてナノプレートやナノロッドなどのナノ構造材料を作製し、結晶成長の変化や表面修飾による熱電性能の変化を観察しています。 ソルボサーマル法の利点である処理温度、処理時間といった各種パラメータの調整が容易であることを活かし、様々な観点から熱電性能の向上を目指しています。

3ω法とナノインデンテーション法を組み合わせた熱輸送解析

熱電半導体薄膜の熱伝導率(薄膜方向)を3ω法により測定しています。 この測定により、ナノ結晶やナノ積層膜などのナノ構造薄膜の熱伝導率を明らかにすることで、ナノ構造が熱伝導率低減に及ぼす影響を実権的見地から研究しています。 またナノインデンテーション法により、計算される物理量(荷重と押し込み深さ)から、計算のみで硬度や弾性率を評価しています。

Copyright(C)東海大学材料科学科第2研究室