JP7400442B2 - 熱電変換材料および熱電変換素子 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
上記無次元熱電性能指数「ZT」は、下式(1)により表される。
ZT=(S2・σ・T)/κ ・・・式(1)
ここで、Sはゼーベック係数(V/K)、σは導電率(S・m)、Tは絶対温度(K)、及びκは熱伝導率(W/(m・K))である。熱伝導率κは下式(2)で表される。
κ=α・ρ・C ・・・式(2)
ここで、αは熱拡散率(m2/s)、ρは密度(kg/m3)、及びCは比熱容量(J/(kg・K))である。
つまり、熱電変換の性能(以下、熱電特性とも称す)を向上させるには、ゼーベック係数又は導電率を向上させ、その一方で熱伝導率を低下させることが重要である。
式 0eV≦|(有機半導体(B)のHOMO)-(カーボンナノチューブ(A)のHOMO)|≦1.64eV
[ただし、HOMOは最高被占軌道のエネルギー準位を表す。]
本発明の熱電変換材料は、有機半導体が内包されたカーボンナノチューブを特徴とする。一般的に有機半導体とカーボンナノチューブを混合することで熱電性能を向上させる例は知られているが、有機半導体が増えるとカーボンナノチューブ同士のパスが有機半導体によって阻害されるため、導電率が低下してしまう恐れがある。一方、有機半導体が少ないと、ゼーベック係数が低下してしまう恐れがある。有機半導体をカーボンナノチューブに内包させ、カーボンナノチューブの導電パスを確保することで、高いゼーベック係数と導電率とを両立し、優れた熱電性能を発揮することができる。
カーボンナノチューブ(A)は、導電率向上に寄与するものである。カーボンナノチューブ(A)の含有量を増やすことで導電率を向上させることができる。
以下に内包カーボンナノチューブの製造方法の一例を示す。まず、 カーボンナノチューブ(A)を大気下、400℃から600℃で焼成し、カーボンナノチューブ末端を開口させる。得られたカーボンナノチューブと有機半導体を有機溶媒に溶解または分散させ、これを窒素下で5時間還流し、ろ過する。得られた粉末を溶解または分散させた有機溶媒で洗浄し、乾燥することで内包カーボンナノチューブを得る。ただし、有機半導体が内包される方法であれば、製造方法は問わない。
式(4) 内包率(%)=(X-Y)/Z×100
有機半導体(B)は、公知の有機半導体から選択することができるが、下記式(3)を満たすものであることが好ましい。
式(3)
0eV≦|(有機半導体(B)のHOMO)-(カーボンナノチューブ(A)のHOMO)|≦1.64eV
[ただし、HOMOは最高被占軌道のエネルギー準位を表す。]
熱励起をした有機半導体(B)内に、キャリア(電子または正孔)が生じ、そのキャリアがカーボンナノチューブ(A)へと移動し、カーボンナノチューブ(A)内での電位差が生じ電流が流れる。よって、カーボンナノチューブ(A)と有機半導体(B)とが数式(1)を満たすことで、有機半導体(B)とカーボンナノチューブ(A)とのHOMOの値が近くなり、有機半導体(B)からカーボンナノチューブ(A)へと効率的にキャリア移動が起こる。これにより、カーボンナノチューブ(A)内での電位差が大きくなり、ゼーベック係数が向上する。
また、カーボンナノチューブ(A)のHOMOが、有機半導体(B)のHOMOよりもエネルギー準位が高い場合、より効率的に有機半導体(B)からカーボンナノチューブ(A)へのキャリア移動が起こるため、カーボンナノチューブ(A)のHOMOが、有機半導体(B)のHOMOよりもエネルギー準位が高いことが好ましい。
本発明の熱電変換材料は、その特性を向上させる観点から、必要に応じて、その他成分を含んでよい。
溶剤は、カーボンナノチューブ(A)と有機半導体(B)の混合媒として使用され、インキ化による塗工性向上が可能となる。使用できる溶剤としては、カーボンナノチューブ(A)と有機半導体(B)とを溶解又は良分散できれば特に限定されず、有機溶剤や水を挙げることができ、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、トリフルオロエタノール及びチオジグリコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の炭化水素類、m-クレゾール等のフェノール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の芳香族類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、1、3-ブチレングリコール、イソボルニルシクロヘキサノール、N-メチルピロリドン等から、必要に応じて適宜選択することができる。カーボンナノチューブ(A)と有機半導体(B)を分散する溶剤としては、N-メチルピロリドン(NMP)が特に好ましい。
使用可能な助剤は、特に限定されず、例えば、ラクタム類、糖類、アミノアルコール類、カルボン酸類、酸無水物類、及びイオン性液体が挙げられる。具体例は以下のとおりである。
ラクタム類:ピロリドン、カプロラクタム、N-メチルカプロラクタム、及びN-オクチルピロリドン等。
糖類:ショ糖、グルコース、フルクトース、ラクトース、ソルビトール、マンニトール、キシリトール等。
アミノアルコール類:ジエタノールアミン、及びトリエタノールアミン等。 カルボン酸類:2-フランカルボン酸、3-フランカルボン酸、ジクロロ酢酸、及びトリフルオロ酢酸等。
酸無水物類:無水酢酸、無水プロピオン酸、無水アクリル酸、無水メタクリル酸、無水安息香酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水グルタル酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸(別名:シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸無水物)、無水トリメリット酸、ヘキサヒドロ無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ハイミック酸、ビフェニルテトラカルボン酸無水物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、及び9,9-フルオレニリデンビス無水フタル酸等。スチレン-無水マレイン酸コポリマー、エチレン-無水マレイン酸コポリマー、イソブチレン-無水マレイン酸コポリマー、アルキルビニルエーテル-無水マレイン酸コポリマー等の、無水マレイン酸と他のビニルモノマーとを共重合したコポリマー等。
本発明の熱電変換材料は、成膜性や膜強度の調整等を目的として、導電率及び熱電特性に影響しない範囲で、樹脂を含んでもよい。樹脂は、熱電変換材料の各成分に相溶又は混合分散するものであればよい。熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれを用いても良い。使用可能な樹脂の具体例として、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、アクリルアミド樹脂、及びこれらの共重合樹脂等が挙げられるが、限定されない。
分散剤は、カーボンナノチューブを均一に分散させ安定な分散体を調整するために用いるものであり、塗工性、導電率及び熱電特性のさらなる向上が可能となる。分散剤の種類は特に制限されず、熱電変換材料の分散に用いられる従来公知のものを使用することができる。分散剤は、単独又は2種以上を併用して使用してもよい。
本発明の熱電変換材料は、熱電変換性能を高めるために、必要に応じて、無機熱電材料から成る微粒子を含んでもよい。 無機熱電材料の一例として、Bi-(Te、Se)系、Si-Ge系、Mg-Si系、Pb-Te系、GeTe-AgSbTe系、(Co、Ir、Ru)-Sb系、(Ca、Sr、Bi)Co2O5系等を挙げることができる。より具体的には、Bi2Te3、PbTe、AgSbTe2、GeTe、Sb2Te3、NaCo2O4、CaCoO3、SrTiO3、ZnO、SiGe、Mg2Si、FeSi2、Ba8Si46、MnSi1.73、ZnSb、Zn4Sb3、GeFe3CoSb12、及びLaFe3CoSb12からなる群から選択される少なくとも1種を使用することができる。このとき、上記無機熱電材料に不純物を加えて極性(p型、n型)や導電率を制御して利用してもよい。無機熱電材料を使用する場合、その使用量は、成膜性や膜強度に影響しない範囲で調整する。
本発明の熱電変換素子は、上記熱電変換材料を用いて構成されることを特徴とする。一実施形態において、熱電変換素子は、上記熱電変換材料を用いて形成された熱電変換膜と、電極とを有し、上記熱電変換膜及び上記電極は互いに電気的に接続されている。熱電変換膜は、導電率及び熱電特性に加えて、耐熱性及び可撓性の点でも優れる。そのため、本実施形態によれば、高品質な熱電変換素子を容易に実現することができる。
例えば、上記(1)の構造を有する熱電変換素子は、基材上に熱電変換膜を形成した後に、その両端にそれぞれ銀ペーストを塗布して第1及び第2の電極を形成することによって得ることができる。このように熱電変換膜の両端に電極が形成された熱電変換素子は、2つの電極間の距離を広くすることが容易である。そのため、2つの電極間で大きな温度差を発生させて、効率良く熱電変換を行うことが容易である。
Mwの測定は東ソー株式会社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)「HPC-8020」を用いた。GPCは溶剤(THF;テトラヒドロフラン)に溶解した物質をその分子サイズの差によって分離定量する液体クロマトグラフィーである。本発明における測定は、カラムに「LF-604」(昭和電工株式会社製:迅速分析用GPCカラム:6mmID×150mmサイズ)を直列に2本接続して用い、流量0.6ml/分、カラム温度40℃の条件で行い、質量平均分子量(Mw)の決定はポリスチレン換算で行った。
カーボンナノチューブ(A)及び有機半導体(B)のHOMO準位(又は、カーボンナノチューブが金属である場合はフェルミ準位)の測定は、単一の各成分をITOガラス基板上に張った導電テープの上に固着させ、測定サンプルとした後、光電子分光法(理研計器社製:AC-2)により測定した。測定値及び測定値から算出した|(有機半導体(B)のHOMO)-(カーボンナノチューブ(A)のHOMO)|の値は、表40に記載した。
(合成例1:有機半導体(B4))
ニトロベンゼン20ml中に、3-アミノペリレン5.0g、3-ブロモ-9-フェニルカルバゾール15.2g、水酸化ナトリウム1.5g、及び酸化銅1.0gを加え、窒素雰囲気下、200℃にて50時間加熱撹拌した。放冷後、上記混合物を500mlの水で希釈し、トルエンで抽出した。抽出液を濃縮した後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、有機半導体(B4)7.3gを得た。
ニトロベンゼン20ml中に、3-アミノペリレン5.0g、4-ブロモビフェニル12.3g、水酸化ナトリウム1.5g、及び酸化銅1.0gを加え、窒素雰囲気下、200℃にて50時間加熱撹拌した。放冷後、上記混合物を500mlの水で希釈し、トルエンで抽出した。抽出液を濃縮した後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、有機半導体(B30)5.6gを得た。
コハク酸ジメチル18.5g、2-シアノチオフェン30g、水素化ナトリウム13.5gをアミルアルコール300gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄することにより、赤褐色固体17.67g得た。その後、得られた固体10g、1-ヨード-2-メチルプロパン26.1g、tert-ブトキシナトリウム10.3gをジメチルアセトアミド300gに溶解し、8時間還流させた。放冷後、上記混合物をメタノール1000mlに入れ、固体を析出させ、ろ集後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、有機半導体(B128)9.58gを得た。
コハク酸ジメチル18.5g、2-シアノフラン28.5g、水素化ナトリウム13.5gをアミルアルコール300gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄して、有機半導体(B166)15.67g得た。
コハク酸ジイソプロピル20.2g、ジ(p-トリル)アミノベンゾニトリル59.6g、tert-ブトキシカリウム22.4gをtert-ペンチルアルコール150gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄することにより、赤色固体36.8g得た。この赤色固体34gをニトロベンゼン340gに懸濁させた後、p-トルエンスルホン酸エチル75g及び炭酸カリウム41.4gを添加した。200℃まで加熱昇温し、この温度において窒素雰囲気下に3時間攪拌を行った。その後室温まで冷却し、析出物をろ過した後メタノールで洗浄した。次に1700gの水中に懸濁させ、80~90℃で30分間攪拌した後、ろ過、水洗、乾燥して有機半導体(B187)27.6gを得た。
コハク酸ジメチル18.4g、4-トリフルオロメチルベンゾニトリル53.1g、ナトリウムブトキシド25.3gをアミルアルコール200gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄して、有機半導体(B192)を21.2g得た。
2-(2-アミノフェニル)ベンズイミダゾール(Aldrich社製試薬)21.00gを脱水ピリジン190gに室温にて溶解し、この溶液に2,4,6-トリメチルベンゾイルクロライド19.24gを数回に分けて加え、室温を保持しながら2 時間撹拌した。得られた溶液を氷水1000g に注ぎ、塩酸を添加してpHを3 に調整してから析出物をろ別し、水洗した後、100℃ で減圧乾燥した。得られた固体にアセトニトリル400mlを加え、沸点にて1時間リスラリーした。得られたスラリー中の固体をろ別し、冷アセトニトリルで洗浄した後、100℃ で減圧乾燥することにより、有機半導体(B0)を21.59g 得た。
コハク酸ジメチル10.0g、1-ナフトニトリル28.1g、ナトリウムブトキシド15.8gをアミルアルコール200gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄して、有機半導体(B248)を14.5g得た。
コハク酸ジメチル10.0g、2-シアノピリジン17.1g、ナトリウムブトキシド15.8gをアミルアルコール200gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄して、有機半導体(B242)を21.2g得た。
コハク酸ジメチル20.0g、4-(ジメチルアミノ)ベンゾニトリル48.0g、水素化ナトリウム31.6gをアミルアルコール400gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄することにより、紫色固体13.9g得た。その後、得られた固体10g、ヨードエタン17.2g、ナトリウムブトキシド10.3gをジメチルアセトアミド300gに溶解し、8時間還流させた。放冷後、上記混合物をメタノール1000mlに入れ、固体を析出させ、ろ集後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、有機半導体(B254)9.46gを得た。
コハク酸ジメチル10.0g、4-ブロモベンゾニトリル29.9g、水素化ナトリウム15.8gをアミルアルコール200gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄することにより、赤色固体16.1g得た。その後、得られた固体10g、1-チアントレニルボロン酸29.1g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.65gをキシレン100gに溶解し窒素で置換、6時間還流させた。放冷後、反応液から溶剤を揮発させたのち、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、有機半導体(B250)4.53gを得た。
ルベアン酸10.0g、ベンズアルデヒド24.7g、フェノール100gを混合し、160℃で6時間加熱した。冷却した後、反応液を1000gのメタノールに加え、析出した沈殿物をろ集、メタノールで洗浄することで有機半導体(B257)を17.4g得た。
ルベアン酸10.0g、3-ホルミル-N-エチルカルバゾール52.0g、フェノール100gを混合し、160℃で6時間加熱した。冷却した後、反応液を1000gのメタノールに加え、析出した沈殿物をろ集、メタノールで洗浄することで有機半導体(B277)を22.5g得た。
2,5-ジアミノ-1,4-ベンゼンジチオール二塩酸塩10.0g、4-ブチルベンゾイルクロリド40.1g、テトラヒドロフラン50gとN-メチル-2-ピロリドン50gをフラスコに加え、48時間還流した。放冷後、水酸化ナトリウム水溶液を加え反応系を中和、析出した固体をろ集し、有機半導体(B351)8.2gを得た。
2,5-ジアミノヒドロキノンニ塩酸塩10.0g、チオフェン-2-カルボニルクロリド34.4g、ポリリン酸33.3gとテトラヒドロフラン100gをフラスコに加え、25時間還流した。放冷後、水酸化ナトリウム水溶液を加え反応系を中和、析出した固体をろ集し、有機半導体(B339)8.0gを得た。
(合成例8:樹脂1)
国際公開第2015/050113号の段落[0074]及び[0075]を参考にして、質量平均分子量(Mw)が約21,000の、下記構造で表される側鎖にペリレン骨格導入したアクリルポリマーである樹脂1を得た。
(合成例9:樹脂2)
攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下装置、窒素導入管を備えた反応容器に、テレフタル酸とアジピン酸と3-メチル-1,5-ペンタンジオールとから得られるポリエステルポリオール((株)クラレ製「クラレポリオールP-2011」、Mn=2,011)455.5部、ジメチロールブタン酸16.5部、イソホロンジイソシアネート105.2部、トルエン140部を仕込み、窒素雰囲気下90℃3時間反応させ、これにトルエン360部を加えてイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、イソホロンジアミン19.9部、ジ-n-ブチルアミン0.63部、2-プロパノール294.5部、トルエン335.5部を混合したものに、得られたイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー溶液969.5部を添加し、50℃で3時間続いて70℃2時間反応後、100℃の真空乾燥を行い、質量平均分子量(Mw)=61,000の、ウレタンウレア樹脂である樹脂1を得た。
撹拌機、水分定量受器を付けた還流冷却管、窒素導入管、温度計を備えた4口フラスコに、炭素数36の多塩基酸化合物としてプリポール1009(クローダジャパン株式会社製、酸価194mgKOH/g)を70.78部、フェノール性水酸基を有する多塩基酸化合物として5-ヒドロキシイソフタル酸(スガイ化学社製、以下「5-HIPA」ともいう)を5.24部、炭素数36のポリアミン化合物としてプリアミン1074(クローダジャパン株式会社製、酸価210KOHmg/g)を82.84部、トルエンを4.74部仕込み、撹拌しながら、温度を220℃まで昇温し、水を留去しながら脱水反応を続けた。1時間ごとにサンプリングを行い質量平均分子量が50000になったことを確認し、冷却後、Mw50432を有するフェノール性水酸基含有ポリアミド樹脂である樹脂2を得た。
<熱電変換材料の製造>
[実施例1]
(内包CNT1の製造)
Knano社製多層カーボンナノチューブ「100P」を大気下400℃60分焼成し、得られた粉末を10部と有機半導体(B4)100部をキシレン100部に分散させ、5時間還流した。これをろ過し、キシレンで洗浄した後、ろ液と残渣に分けた。残渣を乾燥することで本発明の熱電変換材料である内包CNT1を得た。有機半導体がカーボンナノチューブに内包されているか否かの確認はTEM像により行った。ろ液を乾燥して得られた有機半導体(B4)の量は90部であったため、カーボンナノチューブに対する内包率は100%である。
表39に示す材料の種類と配合量に変更した以外は、実施例1と同様にして、内包CNT2~49を合成した。
CNT1:Knano社製 多層カーボンナノチューブ「100P」
CNT2:OCSiAl社製単層カーボンナノチューブ「TUBALL」
CNT3:名城ナノカーボン社製単層カーボンナノチューブ「EC1.5-P」
[実施例50]
(分散液1)
内包カーボンナノチューブ(内包CNT1)0.4部、NMP79.2部をそれぞれ秤量して混合した。更にジルコニアビーズを加え、スキャンデックスで振とう後、ろ過してジルコニアビーズを取り除き、熱電変換材料の分散液1を得た。
(分散液2~51)
表40に示す材料の種類と配合量に変更した以外は、分散液1と同様にして、熱電変換材料の分散液2~51を得た。尚、表40中、数値は特に断りのない限り「部」を表す。
(分散液52)
CNT1を0.4部、樹脂1を0.4部、NMPを79.2部、それぞれ秤量して混合した。更にジルコニアビーズを加え、スキャンデックスで振とう後、ろ過してジルコニアビーズを取り除き、熱電変換材料の分散液1を得た。
得られた分散液1~52を、シート状基材である厚さ75μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にアプリケータを用いて塗布した後、120℃で30分間加熱乾燥して、膜厚5μmの熱電変換膜を有する積層体を得た。得られた熱電変換膜(以下、塗膜ともいう)を有する積層体について、以下のとおり導電率、ゼーベック係数、及びパワーファクター(PF)を評価した。結果を表40に示す。
得られた積層体を2.5cm×5cmに切り取り、JIS-K7194に準じて、ロレスタGX MCP-T700(三菱化学アナリテック社製)を用いて4端子法で導電率を測定した。ガラス基材の積層体はガラスカッターを用いてカットした。
得られた積層体を3mm×10mmに切り取り、アドバンス理工株式会社製のZEM-3LWを用いて、80℃におけるゼーベック係数(μW/K)を測定した。得られたゼーベック係数は比較例1を基準とした時の倍数で評価した。
得られた導電率及びゼーベック係数を用いて、80℃におけるPF(=S2・σ)を算出し、比較例1に対する相対値で以下の基準に従って評価した。
◎:PFが70倍以上である(非常に良好)
○:PFが30倍以上、70倍未満である(良好)
△:PFが1倍を超え、30倍未満である(実用可能)
×:PFが1倍以下である(実用不可)
一方、有機半導体(B)を内包していない比較例1は、カーボンナノチューブの導電パスを阻害するために導電率の低下を招き、低いPFを示した。
[実施例101]
(熱電変換素子1)
50μmのPETフィルム上に、実施例50で調製した熱電変換材料の分散液1を塗布し、5mm×30mmの形状を有する熱電変換膜を、それぞれ10mm間隔に5つ作製した(図1の符号2を参照)。次いで、各熱電変換膜がそれぞれ直列に接続されるように、銀ペーストを用いて、5mm×33mmの形状を有する銀回路を4つ作製し(図1の符号3を参照)、熱電変換素子1を得た。上記銀ペーストとしては、トーヨーケム株式会社製のREXALPHA RA FS 074を使用した。
(熱電変換素子2~52)
熱電変換素子1で使用した熱電変換材料の分散液を表41に示す分散液に変更した以外は、熱電変換素子1と同様にして、熱電変換素子2~52を得た。
得られた熱電変換素子について、以下のようにして起電力を評価した。結果を表41に示す。
各熱電変換素子について、熱電変換膜及び銀回路が内側になるように(図2に示すA-A’線に沿うように)折り曲げ、その状態のまま、100℃に加熱したホットプレート上に設置した。なお、折り曲げの程度は、図2のB-B’間の距離が10mmになるようにそれぞれ調整した。上記のように折り曲げたサンプルをホットプレート上に設置して10分後の塗膜間の起電力について電圧計を用いて測定した。測定は、室温下(20℃)で実施した。以下の基準に従い、測定値から熱電特性について評価した。
◎:起電力が1mV以上である(良好)
〇:起電力が500μV以上、1mV未満である(実用可能)
×:起電力が500μV未満である(不良)
2:熱電変換膜
3:回路
10:熱電変換素子の試験サンプル
20:ホットプレート
Claims (5)
- カーボンナノチューブ(A)に有機半導体(B)が内包されたカーボンナノチューブからなり、前記有機半導体(B)が、10-アルキルフェノチアジン、アルキルチオキサントンおよび4,4-ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、導電率が、500S/cm以上8000S/cm以下である熱電変換材料。
- 下記式を満たす請求項1記載の熱電変換材料。
式 0eV≦|(有機半導体(B)のHOMO)-(カーボンナノチューブ(A)のHOMO)|≦1.64eV
[ただし、HOMOは最高被占軌道のエネルギー準位を表す。] - カーボンナノチューブ(A)のHOMOが、有機半導体(B)のHOMOよりも大きい請求項2に記載の熱電変換材料。
- 有機半導体(B)の内包率が、カーボンナノチューブ(A)の全量に対して5質量%以上400質量%以下である請求項1~3いずれか1項に記載の熱電変換材料。
- 請求項1~4いずれか1項に記載の熱電変換材料を含んでなる熱電変換膜と、電極とを有し、該熱電変換膜及び該電極が互いに電気的に接続されている熱電変換素子。
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