Interface engineering for high performance carbon nanotube thermoelectric materials

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CNT（カーボンナノチューブ）は、高い電気伝導性と熱電効果を有することから、熱電材料として注目を集めている。CNTの微細構造を精密に制御することにより、実用化レベルの熱電性能の向上が可能であり、最適なCNT構造を理解することで更なる性能向上が期待される。今年度は、単層CNT膜作成において、CNT同士の接合界面を精密に制御することで、ゼーベック係数や熱伝導率などの熱電性能が飛躍的に向上することがわかった。つまり、CNT同士の接合界面を制御することで、熱電性能が大幅に向上した。また、CNTの種類や化学修飾方法によって異なる多様なCNT膜を作製し、接合界面の制御技術によって熱電性能の向上を再現性を確認した。また、熱電性能の結果との相関解析を行うために、Raman、XPS、SEM、TEMなどの表面構造解析を実施し、最適なCNT構造を理解することができた。さらに、独自に開発した高分解能のSEM-EDX法とロックイン赤外線発熱解析法を使用して、CNT膜中の熱流と電流の分布を考察し、温度差によるゼーベック効果の向上のメカニズムを解明した。これらの結果をまとめて、論文投稿を行った。CNT同士の接合界面を精密に制御することで、CNT膜の熱電性能が大幅に向上した。この研究により、最適なCNT構造やゼーベック効果の向上のメカニズムを理解することができ、今後、より効率的な熱電材料の開発に貢献することが期待される。