新規フレキシブル熱電材料の開発に向けた選択的ナノ粒子形成による熱電物性制御

通过选择性纳米颗粒形成控制热电性能，用于开发新型柔性热电材料

• 批准号: 21K14479
• 负责人: 坂根 駿也
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Chuo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14479/
• 关键词: 銅ナノ粒子; 光還元法; PEDOT:PSS; 熱電材料; セレン化銅; ナノワイヤ; ゼーベック係数; 電気伝導率; 導電性高分子; ナノ構造; 熱電変換; ナノ粒子; 有機熱電材料; 出力因子

本研究では、フレキシブルな熱電材料として期待されるポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)：ポリ(4-スチレンスルホン酸塩)（PEDOT:PSS）に注目し、光還元法を用いて銅ナノ粒子/PEDOT:PSSを合成することで、PEDOT:PSSの熱電物性を制御することを目的としている。昨年度、PEDOT:PSS分散液を用いて光還元法により銅ナノ粒子を合成することができた。しかし、PEDOT:PSSに対して紫外光照射することによってPEDOTは還元され、電気伝導に寄与するポーラロン、バイポーラロンが減少してしまうことが分かった。今年度は、PEDOTの還元を防ぐために、銅ナノ粒子を合成してからPEDOT:PSSに導入することを考えた。しかし、銅ナノ粒子は大気不安定であるため、合成後に導入するのは難しい。そこで、比較的大気安定なセレン化銅を合成し、PEDOT:PSSに導入するという方向へ方針転換を行なった。セレンナノ粒子、超純水、エタノールを加えた混合溶液に酢酸銅を加え、紫外光を照射することで光還元法によるセレン化銅ナノ粒子の合成を行なった。X線回折法を用いて結晶構造を分析すると、室温近傍で高い熱電性能を示すα相が合成できていることが分かった。このセレン化銅ナノ粒子をPEDOT:PSSに導入した薄膜を、スピンコート法を用いて作製したが、熱電性能にほとんど変化が現れなかった。そこで、このナノ構造の形状に注目し、セレンナノワイヤを前駆体として、同様の光還元法によりセレン化銅ナノワイヤを合成した。すると、セレン化銅ナノワイヤをPEDOT:PSSに導入した薄膜では、熱電出力因子（ゼーベック係数の2乗×電気伝導率）が約10倍程度増大することが分かった。

In this study, we focused on the synthesis of copper particles/PEDOT:PSS by photoreduction method and the control of thermoelectric properties of PEDOT: PSS. PEDOT:PSS Dispersion was synthesized by the Photoreduction Method. PEDOT:PSS reduces the amount of UV radiation emitted by PEDOT and the amount of UV radiation emitted by PEDOT. This year, PEDOT's return to the original prevention, copper particles synthesis, PEDOT:PSS, and other research. The copper particles are unstable and difficult to introduce after synthesis. For example, the introduction of PEDOT:PSS into the United States and the implementation of the policy change. The synthesis of copper oxide particles by ultraviolet light irradiation, ultra-pure water and mixed solution The X-ray reflection method is used to analyze the crystal structure, and the thermoelectric properties near room temperature are shown. For example, if the temperature of the catalyst is too high, the temperature of the catalyst will be too high. The shape of the structure is noted, and the optical element method is used to synthesize the structure. The thermoelectric output factor (coefficient of 2 × electrical conductivity) of the thin film PEDOT:PSS was increased by about 10 times.

项目成果

銅ナノ粒子/pNIPAM複合体における局在表面プラズモン共鳴を利用した熱応答性の発現

使用铜纳米颗粒/pNIPAM 复合物中的局域表面等离子体共振表达热响应性

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂根 駿也;安治 敏輝;田中 秀樹
• 通讯作者: 田中 秀樹

Au添加がバルクSiGeの熱電特性に与える影響

Au的添加对块体SiGe热电性能的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 坂根 駿也;石部 貴史;藤田 武志;大江 純一郎;小林 英一;中村 芳明
• 通讯作者: 中村 芳明

Thermoelectric performance enhancement of PEDOT:PSS by introducing Cu2Se nanowires

通过引入 Cu2Se 纳米线增强 PEDOT:PSS 的热电性能

• 发表时间: 2021
• 作者: Shunya Sakane;Shunichiro Miwa;Hideki Tanaka
• 通讯作者: Hideki Tanaka

熱流制御と共鳴準位効果を用いた熱電出力因子増大

利用热流控制和谐振水平效应提高热电功率因数

• 发表时间: 2021
• 作者: 坂根 駿也;石部 貴史;藤田 武志;大江 純一郎;小林 英一;中村 芳明
• 通讯作者: 中村 芳明

Thermoelectric Power Factor Enhancement of PEDOT:PSS by Formation of Cu2Se Nanowire Network Structures

通过形成 Cu2Se 纳米线网络结构提高 PEDOT:PSS 的热电功率因数

• 发表时间: 2022
• 作者: Shunya Sakane ; Shunichiro Miwa ; Tatsuki Miura ; Kazuki Munakata ; Takafumi Ishibe ; Yoshiaki Nakamura ; Hideki Tanaka
• 通讯作者: Hideki Tanaka