KR101514037B1 - 코어-쉘 나노섬유 구조의 열전재료 및 그 제조방법 - Google Patents

코어-쉘 나노섬유 구조의 열전재료 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

코어-쉘 나노섬유 구조의 열전재료 및 그 제조방법이 제공된다. 높은 전기전도도와 낮은 열전도도를 가진 열전재료를 단시간에 대량으로 제조할 수 있다.

Description

코어-쉘 나노섬유 구조의 열전재료 및 그 제조방법 {Thermoelectric materials having core-shell nanofiber structure and method for preparing the same}
코어-쉘 나노섬유 구조의 열전재료 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전기전도도가 높고 열전도도가 낮은 코어-쉘 나노섬유 구조의 열전재료 및 그 제조방법에 관한 것이다.
열전 분야에서, 고효율의 열전재료에 대한 연구는 매우 중요하다. 열전재료의 특성은 이른바 무차원 성능지수(figure of merit, ZT) 값으로 표현한다:
Figure 112014069968917-pat00001
상기 식에서 S는 제벡 계수, σ는 전기전도도, κ는 열전도도, 및 T는 절대온도를 나타낸다.
높은 성능지수를 얻기 위해서는 제벡계수와 전기전도도는 크고, 열전도도는 작은 값을 가져야 한다. 열전도도는 비데만 프란쯔 법칙(Wiedemann-Franz law)을 따르기 때문에 전기전도도와 독립된 제어가 어렵지만, 재료의 나노 구조를 제어함으로써 전체 열전도도를 낮출 수 있다.
나노 구조의 물질에서, 전자의 분리 및 포논(phonon) 산란, 및 전기전도성을 실질적으로 유지하면서 열전도성 감소를 가능하게 하는 양자 효과가 발생한다. 따라서, 이에 따라 전기전도도는 열전도도에 직접 비례하고, 비데만-프란츠에 기반을 둔 전통적인 관계는 단지 제한된 방식으로 적용된다. 특히 나노섬유 또는 나노튜브와 같은 1차원 구조를 갖는 열전재료는 포논의 산란을 극대화하여 열전도도를 낮추어 전체 ZT 값의 향상을 가져온다.
또한, 코어/쉘 구조를 가지는 열전재료는 경계면에서 포논의 산란을 극대화하여 열전도도를 낮춤으로써 열전재료로서의 성능이 단일 구조를 가지는 경우보다 뛰어나다.
나노섬유의 일반적인 합성 방법으로는 기체-액체-고체 성장법(VLS 성장법)이 있다. 이 VLS 성장법에서는 나노선 물질과 금속 촉매의 합금을 만들어 용융시키고, 이 용융된 액상의 합금과 고상의 기판 사이의 경계면에서 나노섬유 물질이 석출됨으로써 나노섬유가 성장될 수 있다. 이와 같은 나노섬유 합성 방법은 1차원 구조의 길이에 제한이 있다.
한편, 일반적인 코어/쉘 구조의 열전재료를 제조하는 방법으로는 코어를 이루는 열전반도체 분말을 제조한 다음 쉘을 이루게 되는 열전반도체 분말을 코팅하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 코어/쉘 구조의 열전재료를 제조하는 방법을 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료를 제조하는데 적용하기에는 한계가 있다.
일 측면에 따르면, 전기전도도가 높고 열전도도는 낮은 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료를 제공한다.
다른 측면에 따르면, 상기 열전재료의 제조방법을 제공한다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 열전재료를 포함하는 열전소자를 구비한 열전모듈을 제공한다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 열전모듈을 구비하는 열전장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에서는, 열전반도체 나노섬유 코어부; 및
상기 열전반도체 나노섬유 코어부 표면에 코팅된 이종의 열전반도체 쉘부를 포함하는 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 코어용 열전반도체 전구체와 고분자를 포함하는 용액 또는 용융물을 전기방사하여 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유를 얻는 단계;
상기 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유를 소결하여 열전반도체 나노섬유 코어부를 얻는 단계;
상기 열전반도체 나노섬유 코어부, 쉘용 열전반도체 전구체 및 고분자를 포함하는 용액 또는 용융물을 환원 열처리하여 상기 열전반도체 나노섬유 코어부 표면에 이종의 열전반도체 쉘부를 형성하는 단계
를 포함하는, 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 전극;
제2 전극; 및
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재되는 열전소자를 구비하며, 상기 열전소자가 상기 열전재료를 포함하는 열전모듈이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 열공급원; 및
상기 열전모듈을 구비하는 열전장치가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 열전 성능이 뛰어난 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료를 단시간에 대량으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 제조방법에 사용되는 전기방사장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 열전재료의 코어부의 SEM(scanning electron microscope) 이미지이고, 도 4b는 그것의 확대 이미지이다.
도 5a는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 코어/쉘 나노구조의 열전재료의 SEM 이미지이고, 도 5b는 그것의 확대 이미지이다.
도 6a는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 코어/쉘 나노구조의 열전재료의 TEM 이미지이고, 도 6b는 그것의 확대 이미지이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료는 열전반도체 나노섬유 코어부; 및 상기 열전반도체 나노섬유 코어부 표면에 코팅된 이종의 열전반도체 쉘부를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 열전재료는 코어/쉘 나노섬유 구조를 가짐으로써 포논의 산란을 더욱 크게 유도하기 때문에 열전도성을 낮추는데 크게 기여할 수 있어, 결과적으로 열전성능이 우수하며, 원하는 직경 및 길이로 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 나노섬유 구조를 갖는 열전반도체 코어부(11) 표면에 이종의 열전반도체 쉘부(12)가 형성되어 코어/쉘 나노섬유 구조를 가진 열전재료(10)가 된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 열전반도체 쉘부는 상기 열전반도체 나노섬유 코어부 표면의 일부 또는 전부에 존재할 수 있다. 즉, 코어부를 구성하는 열전반도체에 대해 쉘부를 구성하는 열전반도체의 상대적인 양에 따라 열전반도체 코어부의 표면에 쉘부가 위치하는 정도를 조절할 수 있게 된다. 예를 들어 상기 열전반도체 쉘부는 상기 열전반도체 코어부 표면적의 10 내지 100%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 열전반도체 나노섬유 코어부는 중공을 가질 수 있다. 중공을 가짐으로써 표면적이 크고 길이가 긴 열전반도체 나노튜브를 할 수 있다.
상기 열전반도체 나노섬유 코어부는 평균 직경이 1nm 내지 1000nm일 수 있다. 예를 들어 20nm 내지 200nm일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료는 이론적으로는 무제한의 길이를 가질 수 있으며, 예를 들어 종횡비가 1,000 내지 100,000일 수 있다.
상기 열전반도체 나노섬유 코어부는 전이금속, 희토류 원소, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소 및 16족 원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함할 수 있다.
상기 희토류 원소로서는 Y, Ce, La 등을 사용할 수 있으며, 상기 전이금속으로서는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Re 중 하나 이상을 사용할 수 있고, 상기 13족 원소로서는 B, Al, Ga, In 중 하나 이상을 사용할 수 있으며, 상기 14족 원소로서는 C, Si, Ge, Sn, Pb 중 하나 이상을 사용할 수 있으며, 상기 15족 원소로서는 P, As, Sb, Bi 중 하나 이상을 사용할 수 있고, 상기 16족 원소로서는 S, Se, Te 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 열전반도체 쉘부도 마찬가지로 상기 나노섬유 코어부와 이종의 원소로서, 전이금속, 희토류 원소, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소 및 16족 원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함할 수 있다.
상기 희토류 원소로서는 Y, Ce, La 등을 사용할 수 있으며, 상기 전이금속으로서는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Re 중 하나 이상을 사용할 수 있고, 상기 13족 원소로서는 B, Al, Ga, In 중 하나 이상을 사용할 수 있으며, 상기 14족 원소로서는 C, Si, Ge, Sn, Pb 중 하나 이상을 사용할 수 있으며, 상기 15족 원소로서는 P, As, Sb, Bi 중 하나 이상을 사용할 수 있고, 상기 16족 원소로서는 S, Se, Te 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료를 구성하는 코어용 열전반도체와 쉘용 열전반도체는 중량비로 90:10 내지 10:90로 존재할 수 있다.
상기 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료를 구성하는 열전반도체의 예로서는 Te/Bi 열전반도체, Te/Sb 열전반도체, Te/Pb 열전반도체, 또는 Se/Sb 열전반도체를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현에 따른 열전재료에서 상기 쉘부 열전반도체는 상기 코어부 열전반도체보다 전기전도도가 더 높을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료는 코어용 열전반도체 전구체와 고분자를 포함하는 용액 또는 용융물을 전기방사하여 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유를 얻는 단계; 상기 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유를 소결하여 열전반도체 나노섬유 코어부를 얻는 단계; 상기 열전반도체 나노섬유 코어부, 쉘용 열전반도체 전구체 및 고분자를 포함하는 용액 또는 용융물을 환원 열처리하여 상기 열전반도체 나노섬유 코어부 표면에 이종의 열전반도체 쉘부를 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 열전재료의 제조방법을 단계별로 나타낸 도면이다.
먼저, 전기방사법을 이용하여 열전반도체 나노섬유 코어부를 제조한다. 이를 위해서 코어용 열전반도체 전구체와 고분자를 포함하는 용액 또는 용융물을 준비한다. 코어용 열전반도체 전구체는 열전반도체의 염 또는 착물일 수 있다. 예를 들어, 질산염, 염화물, 산화물 또는 아세트산염 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 코어용 열전반도체 전구체를 물 또는 유기 용매에 용해시킨 다음 여기에 고분자를 첨가하여 열전반도체 전구체 및 고분자를 포함하는 용액을 제조한다.
상기 유기 용매로는 코어용 열전반도체 전구체 및 고분자를 용해시킬 수 있는 것이면 제한없이 사용가능하다. 예를 들어, 디메틸포름아미드, 에탄올, 테트라히드로퓨란을 들 수 있다.
상기 고분자로는 소결 온도에서 제거가능하고 코어용 열전반도체 전구체에 불리한 영향을 미치지 않는 것이면 제한없이 사용가능하다.
예를 들어, 상기 고분자로는 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올 또는 폴리스티렌을 사용할 수 있다.
상기 코어용 열전반도체 전구체는 용액중 5 내지 95중량%의 양으로 사용될 수 있다.
상기 코어용 열전반도체 전구체와 고분자의 상대적인 양은 필요에 따라 조절할 수 있다. 예를 들어, 코어용 열전반도체 전구체 100중량부에 대하여 고분자를 5 내지 95중량부, 예를 들어 20 내지 60중량부의 양으로 사용할 수 있다. 상기 범위내에 드는 경우 원하는 범위내에서 나노섬유 구조의 직경을 조절 할 수 있다. 상기에서 제조한 코어용 열전반도체 전구체와 고분자를 포함하는 용액을 전기방사하여 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유를 얻게 된다(도 2의 (a))
전기방사법은 일반적인 섬유 제조시 사용되는 전기방사장치를 이용할 수 있으며, 노즐의 크기, 분사속도 및 압력 등을 필요에 따라 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 전기방사법에 사용되는 전기방사장치(30)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 코어용 열전반도체 전구체와 고분자를 포함하는 용액이 주사기(32)를 통해 방사노즐팁(33)으로 공급된다. 전력공급원(31)을 통해 전압이 상기 방사노즐팁(33)과 수집기(34)에 인가되면 방사노즐팁(33)에 있던 상기 용액중 용매가 고전압에 의해 순간적으로 증발하게 되고, 상기 방사노즐팁(33)에서의 모세관 현상과 고전압에 의해 1차원 구조의 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유가 얻어진다.
예를 들어, 전기방사는 5 내지 25kV의 전압에서 20 내지 30℃의 온도에서 행해질 수 있다. 또한 상기 용액의 주사기에 의한 주입 속도는 0.1 내지 2.0 ml/h일 수 있다. 또한 상기 전기방사장치에서 상기 방사노즐팁과 수집부와의 거리는 10 내지 20cm일 수 있다.
상기에서 얻은 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유를 소결하여 열전반도체 나노섬유 코어부를 얻는다(도 2의 (b)).
상기 소결은 2회에 걸쳐 행할 수 있다. 예를 들어, 1차 소결은 공기 분위기에서 150 내지 350℃에서 1 내지 3시간동안 행할 수 있고, 2차 소결은 공기 분위기에서 350 내지 550℃에서 1 내지 5시간동안 행할 수 있다. 이와 같이 2회에 걸쳐 소결함으로써 고분자를 완전 소결하고 나노섬유 구조의 열전반도체 산화물을 제조할 수 있다.
상기 2회에 걸친 소결 단계 후 환원제를 이용하여 환원처리함으로써 코어용 열전반도체 산화물이 열전반도체로 환원될 수 있다.
상기에서 제조한 코어용 열전반도체 나노섬유를 쉘용 열전반도체 전구체 및 고분자를 포함하는 용액 또는 용융물에 첨가한 다음 환원 열처리하여 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료를 얻게 된다(도 2의 (c)). 예를 들어, 쉘용 열전반도체 전구체, 물 또는 유기용매, 및 고분자를 초음파기에서 충분히 고르게 분산시켜 현탁액을 제조한 다음, 여기에 상기 코어용 열전반도체 나노섬유를 넣은 후, 환원제를 넣고 가열하여, 상기 코어용 열전반도체 섬유 표면에서 상기 쉘용 열전반도체 전구체를 환원시킬 수 있다. 환원 시간, 온도 및 전구체 농도에 따라 쉘부의 두께 및 형태를 조절할 수 있다.
상기 유기용매로는 코어용 열전재료 나노섬유 제조시 사용되는 유기용매를 사용할 수 있다.
상기 쉘용 열전반도체 전구체 및 고분자를 포함하는 용액은 에틸렌글리콜을 추가로 포함할 수 있다. 에틸렌글리콜은 쉘용 열전반도체 전구체가 코어용 열전반도체 나노섬유 표면에 위치하도록 도와주는 역할을 한다.
상기 환원 열처리는 화학적 환원을 포함할 수 있다. 화학적 환원은 히드라진과 같은 환원제를 첨가하여 행할 수 있다.
상기 열처리는 150 내지 250℃에서 1 내지 3시간 동안 행할 수 있다.
상기 방법으로 제조된 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료는 직경이 1 내지 2000nm이고 길이와의 종횡비는 1,000 내지 100,000 일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료는 코어부가 단결정 구조를 가지고, 쉘부가 다결정 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조를 가짐으로써 전기전도도를 유지하고 코어부와 쉘부의 경계 및 경계면의 거친 정도에 의해 포논의 산란을 더욱 증가시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 열전모듈은 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 개재되는 열전소자를 구비하며, 상기 열전소자가 상기 열전재료를 포함한다.
열전모듈의 일 구현예에서 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 하나는 열 공급원에 노출될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 하나는 전력 공급원에 전기적으로 연결되거나, 또는 열전모듈의 외부, 예를 들어 전력을 소비하거나 저장하는 전기소자(예를 들어 전지)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 열전장치는 열공급원 및 상기 열전모듈을 구비한다. 상기 열전모듈은 상기 열공급원으로부터 열을 흡수하며 상기 열전재료, 제1 전극 및 제2 전극을 구비하며, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 대향하도록 배치된다. 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 하나는 상기 열전재료와 접촉할 수 있다.
상기 열전장치의 일 구현예는 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 연결된 전력 공급원을 더 구비할 수 있다. 상기 열전장치의 일 구현예는 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 하나에 전기적으로 연결된 전기소자를 더 구비할 수 있다.
상기 열전장치는 예를 들어 열전냉각시스템, 열전발전시스템일 수 있고, 상기 열전냉각시스템은, 마이크로 냉각시스템, 범용냉각기기, 공조기, 폐열 발전 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 열전냉각시스템의 구성 및 제조방법에 대해서는 당업계에 공지되어 있는 바 본 명세서에서는 구체적인 기재를 생략한다.
본 발명에 따르면 높은 전기전도도와 함께, 강한 에너지의 포논을 효과적으로 산란시켜 낮은 열전도도를 나타내는 전기방사법에 의한 코어/쉘 나노섬유구조의 열전재료를 제조할 수 있다.
본 발명의 제조방법은 전기방사법으로 나노섬유 형태로 제조할 수 있는 열전반도체라면 제한없이 사용가능하고, 원하는 길이 및 직경을 제어할 수 있을 뿐 아니라 경제적인 방법으로 열전재료를 제조할 수 있다.
실시예 1
코어용 열전반도체 나노섬유의 제조
텔루르산(2mmol)을 3차 증류수(1ml)에 충분히 녹이고 폴리비닐피롤리돈(분자량 1,300k, 1.2 g)을 첨가하여 코어용 열전반도체 전구체/고분자 용액을 제조하였다. 이 용액을 변압기(제조사명: Spellman, 모델명: 230 High Voltage Power Supply)와 실린지 펌프(제조사명: KD Scientific, 모델명: KDS100)를 사용한 전기방사장치를 이용하여 코어용 열전반도체 전구체/고분자 복합 나노섬유를 제조하였다. 전기방사의 조건으로 전압은 9~12kV, 온도는 상온에서 진행하였으며, 수집부와 방사노즐팁의 거리는 15cm, 용액 속도는 0.3um/h이었다. 생성된 열전반도체 전구체/고분자 복합 나노섬유는 전기로에서 두 단계를 거쳐 소결하였다. 즉, 공기 하에 300℃에서 2시간 동안 1차 소결, 공기 하에 450℃에서 1시간 동안 2차 소결을 거쳐 고분자를 제거하고 이산화텔루륨으로 환원시켰다. 이산화텔루륨 나노섬유를 하이드라진 용액 안에서 텔루륨 나노섬유로 환원시켰다.
코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 제조
환원된 텔루륨 나노섬유를 비스무스 나이트레이트(2mmol)와 폴리비닐피롤리돈(분자량 40k, 3g), 3차 증류수(25ml) 및 에틸렌 글리콜(50ml)이 혼합된 용액에 넣고 히드라진 용액(2ml)와 함께 180℃에서 30분간 열처리를 행하였다. 생성된 코어/쉘 나노섬유를 3차 증류수와 앱솔루트 에탄올로 세척하여 기타 이물질들을 제거하였다. 생성된 텔루륨/비스무스 코어/쉘 나노섬유는 직경이 20~25nm로 비교적 균일하며, 길이는 수에서 수십 마이크로미터에 달하였다.
도 4a는 상기 실시예 1에서 제조한 나노섬유 코어부의 SEM이미지이고 도 4b는 그것의 확대 이미지이다.
도 5a 및 도 5b는 상기 실시예 1에서 제조한 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 SEM 이미지를 나타낸다. 도 5b는 도 5a의 확대도이다. 도 4 및 도 5에서 보듯이, 코어의 텔루륨은 단결정을, 쉘의 비스무스는 다결정구조를 보인다.
도 6a 및 도 6b는 상기 실시예 1에서 제조한 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 TEM 사진이다. 도 6b는 도 6a의 확대도이다.
도 6에서 보듯이, 본 발명의 일 구현예에 따른 제조방법으로 제조된 열전재료는 나노섬유 구조의 열전반도체 코어부 표면에 열전반도체 쉘부가 고르게 코팅되어 있음을 알 수 있다.
11... 열전반도체 코어부 12... 열전반도체 쉘부
10... 열전재료
30… 전기방사장치 31… 전력공급원
32… 주사기 33… 방사노즐팁
34… 수집기

Claims (17)

  1. 열전반도체의 질산염, 염화물, 산화물 또는 아세트산염인 코어용 열전반도체 전구체와 고분자를 포함하는 용액 또는 용융물을 전기방사하여 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유를 얻는 단계;
    상기 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유를 소결하여 열전반도체 나노섬유 코어부를 얻는 단계;
    상기 열전반도체 나노섬유 코어부, 쉘용 열전반도체 전구체, 및 고분자를 포함하는 용액 또는 용융물을 환원 열처리하여 상기 열전반도체 나노섬유 코어부 표면에 이종의 열전반도체 쉘부를 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 소결은
    150 내지 350℃에서 1 내지 3시간 동안 수행되는 1차 소결; 및
    350 내지 550℃에서 1 내지 5시간 동안 수행되는 2차 소결
    로 행해지는
    는 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환원은 화학적 환원인 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유를 소결하여 열전반도체 나노섬유 코어부를 얻는 단계는, 상기 고분자-열전반도체 전구체 복합 나노섬유를 소결하여 열전반도체 산화물 나노섬유를 얻은 다음 환원처리하는 단계를 포함하는 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코어용 열전반도체 전구체는 용액중 5 내지 95중량%의 양으로 사용되는 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코어용 열전반도체 전구체 100중량부에 대하여 고분자는 5 내지 95중량부의 양으로 사용되는 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료의 제조방법.
  8. 열전반도체 나노섬유 코어부; 및
    상기 열전반도체 나노섬유 코어부 표면에 코팅된 이종의 열전반도체 쉘부를 포함하고,
    종횡비가 1,000 내지 100,000인
    코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열전반도체 쉘부가 상기 열전반도체 나노섬유 코어부 표면의 일 부 또는 전부에 존재하는 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 열전반도체 나노섬유 코어부는 평균 직경이 1nm 내지 1000nm인 코어/쉘 나노섬유 구조의 열전재료.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 열전반도체 나노섬유 코어부는 전이금속, 희토류 원소, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소 및 16족 원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함하는 열전재료.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 열전반도체 쉘부는 전이금속, 희토류 원소, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소 및 16족 원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 상기 열전반도체 나노섬유 코어부와 다른 원소를 포함하는 열전재료.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 열전반도체 코어부를 구성하는 열전반도체와 상기 열전반도체 쉘부를 구성하는 열전반도체는 90:10 내지 10:90의 중량비로 존재하는 열전재료.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 열전반도체 나노섬유 코어부는 Bi-Te계 열전반도체, Co-Sb계 열전반도체, Pb-Te계 열전반도체 및 Sb-Te계 열전반도체중 어느 하나를 포함하는 열전재료.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 열전반도체 쉘부는 상기 열전반도체 나노섬유 코어부보다 전기전도성이 더 높은 열전재료.
  16. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되는 열전소자를 구비하며, 상기 열전소자가 제8항에 따른 열전재료를 포함하는 열전모듈.
  17. 열 공급원; 및
    제16항에 따른 열전모듈
    을 구비한 열전장치.
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