Interface engineering for high performance carbon nanotube thermoelectric materials

高性能碳纳米管热电材料的界面工程

• 批准号: 21K04842
• 负责人: 周 英
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04842/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 熱電性能; 界面; 熱電材料

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。

CNT ( CNT fine structure is precisely controlled, the thermoelectric performance of the application is improved, the optimal CNT structure is understood, and the performance is improved. This year, the CNT film is made into a single layer, and the junction interface of CNT and CNT is precisely controlled. The thermal conductivity and thermoelectric performance are greatly improved. The junction interface between CNT and CNT is controlled, and the thermoelectric performance is greatly improved. Different CNT types and chemical modification methods were used to prepare CNT films, and the reproducibility of thermoelectric properties was confirmed. Analysis of the correlation between the thermoelectric properties and the surface structure of Raman, XPS, SEM, TEM, etc. In addition, SEM-EDX method and infrared thermal analysis method were used to investigate the distribution of heat flow and current in CNT films. The results of this paper are published. The junction interface of CNT film is precisely controlled, and the thermoelectric performance of CNT film is greatly improved. This research is aimed at optimizing CNT structure and improving the understanding of thermoelectric materials.