冈山大学

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工厂和车身的排热变成电!成功制作了具有高热电转换性能和稳定性的“n型碳纳米管丝”

April 25, 2024

◆发表要点

  • • 使用碳纳米管(CNT)纺纱(CNT纺纱),在低温区域实现了高热电性能。
  • • 开发了高结晶化CNT纺纱,有效增加半导体材料中自由电子数量的n型掺杂方法。
  • • 使用开发的方法,成功制作π型热电转换模块并在低温范围内运行。

 冈山大学研究生院自然科学研究科的龟高諄研究生(研究当时,现·Loam株式会社),冈山大学学术研究院环境生命自然科学领域(工)的铃木弘朗研究副教授,西川亘助教,林靖彦教授们,与东京工业大学的Sergei Manzhos副教授,Southern University of Science and Technology(中国)的Aung Ko Kyaw副教授共同,作为无数捆了CNT的线的「CNT纺织线」和加热处理程序实现了低温区域(150℃以下)的高热电转换性能。本研究成果于2024年3月12日刊登在Wiley公司发行的学术杂志《Small Methods》上。
 在低温下工作的热电转换元件,对于有效利用工厂和车体的排热和人体的热等未利用而被抛弃的日常生活中产生的温度带的低温排热的能量哈贝斯汀技术是不可缺少的。到现在为止,Bi2Se3等的无机材料作为低温区域的热电转换材料被研究,不过,毒性和加工性,柔软性的低问题。另一方面,CNT纺纱具有超轻量的柔软性和人体适合性,并且在低温区域可以进行热电转换,因此可以期待在下一代的Internet of Everything(IoE)设备上的应用和空间站等极限环境中的利用。本研究实现了具有高热电转换性能的CNT纺纱,对这些IoE系统的高度化和热电转换元件的应用范围的扩大和普及做出了很大的贡献。

◆研究者寄语

从属于研究室开始学习CNT,能把3年的研究成果留在论文里,我感到非常高兴。感谢给我建议的各位教员。(龟高)
这是很多学生和共同研究者合作的成果。我再次感受到反复踏实的实验会产生突破的契机。(铃木)

龟高研究生
(现・Loam株式会社)

铃木研究副教授

■论文信息
论 文 名:N-DMBI Doping of Carbon Nanotube Yarns for Achieving High n-Type Thermoelectric Power Factor and Figure of Merit
刊登杂志: Small Methods
著  者: Hiroo Suzuki*, Jun Kametaka, Shinya Nakahori, Yuichiro Tanaka, Mizuki Iwahara, Haolu Lin, Sergei Manzhos, Aung Ko Ko Kyaw, Takeshi Nishikawa, and Yasuhiko Hayashi*
D O I: 10.1002/smtd.202301387
U R L: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smtd.202301387

■研究资金
 本研究是在科学研究费补助事业基础研究(B)(JP21H01371)的支援下实施的。

<详细研究内容>
工厂和车身的排热变成电!成功制作了具有高热电转换性能和稳定性的“n型碳纳米管丝”


<咨询>
冈山大学学术研究院环境生命自然科学学域(工)
研究副教授 铃木弘朗
教授 林靖彦
(电话)086-251-8133(铃木)
(FAX)086-251-8133(铃木)

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