Polar-axis-deformation induced molecular pyroelectrics for waste heat harvesting

用于废热收集的极轴变形诱导分子热释电

基本信息

  • 批准号:
    22K14655
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2022-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

18-crown-6-based supramolecular crystals can exhibit structural flexibility or polarity. For example, nitromethane solvate 18C6 is highly structurally flexible due to Van der Waal interactions between nitromethane and 18C6. Additionally, (4-methoxyanilinium)(18C6)(BF4) shows polarity due to the polar -OCH3 group, allowing the crystal to exhibit piezoelectricity, pyroelectricity, and ferroelectricity. Combining polarity and structural flexibility in an 18C6 crystal is achievable using polar ammoniums with an increased number of -CH2 groups.Our preliminary study found that that the combination of 3-hydroxyl-adamantane-1-aminium (HADA-OH) with 18C6 produced a crystal that was both structurally flexible and polar due to the -OH group. The polar (HADA-OH)(18C6)ClO4 crystal was found to exhibit both the highest structural flexibility among organic salts and large pyroelectricity (20 times that of PVDF).This study focuses on HADA-R derivatives (R = H, F, Cl, Br) and examines the effects of different -R groups and counter anions on crystal packing, flexibility, and pyroelectricity. The goal is to establish a relationship between design, structure, and performance in this system and propose a novel strategy for high-performance pyroelectrics for waste heat harvesting.
18-冠-6超分子晶体可以表现出结构的柔性或极性。例如,由于硝基甲烷和18C6之间的Van der Waal相互作用,硝基甲烷溶剂18C6在结构上是高度灵活的。此外,(4-甲氧基苯胺)(18C6)(BF4)(BF4)由于OCH3基团而显示出极性,使晶体表现出压电性、热释电性和铁电性。在18C6晶体中,通过增加-CH2基团的极性氨可以实现极性和结构灵活性的结合。我们的初步研究发现,3-羟基金刚烷-1-胺(HADA-OH)与18C6的结合产生了结构柔性和极性的晶体,这是由于-OH基团的缘故。极性(Hada-OH)(18C6)ClO4晶体在有机盐中表现出最高的结构柔性和较大的热释电(是PVDF的20倍)。本研究以HADA-R衍生物(R=H,F,Cl,Br.)为研究对象,考察了不同的-R基团和反阴离子对晶体堆积、柔韧性和热释电的影响。其目的是建立该系统的设计、结构和性能之间的关系,并提出一种用于废热收集的高性能热释电材料的新策略。

项目成果

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专利数量(0)
Solvent dependence of crystal structure and dielectric relaxation in ferromagnetic [MnCr(oxalate)3]- salt
铁磁 [MnCr(草酸)3]-盐中晶体结构和介电弛豫的溶剂依赖性
  • DOI:
    10.1039/d2dt01615j
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Wu Jia-bing;Huang Rui-Kang;Takahashi Kiyonori;Nakamura Takayoshi
  • 通讯作者:
    Nakamura Takayoshi
A Proton Conductive Porous Framework of an 18-Crown-6-Ether Derivative Networked by Rigid Hydrogen Bonding Modules
由刚性氢键模块网络化的 18-冠-6-醚衍生物的质子传导多孔框架
  • DOI:
    10.1002/anie.202211686
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Xin Chen;Rui-Kang Huang;Kiyonori Takahashi;Shin-ichiro Noro;Takayoshi Nakamura;Ichiro Hisaki
  • 通讯作者:
    Ichiro Hisaki
Multifunctional Triggering by Solid-Phase Molecular Motion: Relaxor Ferroelectricity, Modulation of Magnetic Exchange Interactions, and Enhancement of Negative Thermal Expansion
固相分子运动的多功能触发:弛豫铁电性、磁交换相互作用的调制以及负热膨胀的增强
  • DOI:
    10.1021/acs.chemmater.2c03552
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Li;Simin; Takahashi;Kiyonori; Huang;Rui-Kang; Xue;Chen; Kokado;Kenta; Hoshino;Norihisa; Akutagawa;Tomoyuki; Nishihara;Sadafumi; Nakamura;Takayoshi
  • 通讯作者:
    Takayoshi
Towards molecular multiferroics by supramolecular rotor and [MnCr(oxalate)3]- salts
超分子转子和[MnCr(草酸)3]-盐的分子多铁性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Rui-Kang Huang;Jia-bing Wu; Kiyonori Takahashi;Takayoshi Nakamura
  • 通讯作者:
    Takayoshi Nakamura
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分鎖アルキルアンモニウム/ dibenzo[18]crown-6超分子カチオンの結晶内分子回転
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  • 通讯作者:
    中村 貴義
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    金丸和矢;高橋 仁徳;小門 憲太;黄 瑞康;薛 晨;中村 貴義
  • 通讯作者:
    中村 貴義
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  • 作者:
    高橋 仁徳;白川 祐基;小門 憲太;黄 瑞康;薛 晨;中村 貴義
  • 通讯作者:
    中村 貴義
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  • 发表时间:
    2022
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  • 作者:
    広瀬 昂生;高橋 仁徳;小門 憲太;黄 瑞康;薛 晨;中村 貴義;佐藤友哉
  • 通讯作者:
    佐藤友哉

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知道了