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名大と北大、電気を流すプラスチックで熱電変換性能の上限を決めるメカニズムの解明に成功

発表日:2020年2月15日

温度差で発電する柔らかい電池の開発へ前進!

~IoT社会を支えるウェアラブルな電源~

名古屋大学大学院工学研究科の田中 久暁 助教、竹延 大志 教授、伊東 裕 准教授らの研究グループ、北海道大学電子科学研究所の太田 裕道 教授は、産業技術総合研究所の下位 幸弘 研究チーム長との共同研究で、電気を流すプラスチック(導電性高分子)における熱電変換性能の上限を決めるメカニズムの解明に成功しました。

温度差から発電する熱電変換機能を持つ導電性高分子は、人体を熱源としてIoT(Internet of Things)機器への電源供給を可能とする有望な材料として注目されています。しかし、従来、高分子の発電性能を向上させる取り組みは経験的な知見に頼っており、材料の構造や電子状態とリンクした科学的な根拠は得られていませんでした。

本研究では、分子配列の秩序が極めて高い高分子薄膜に電解質を用いて連続的に電荷を導入することで、半導体の一種である高分子の電子状態を金属状態までコントロールすることに成功し、その過程で高分子の発電性能が極大値を示す現象を発見しました。

この現象は半導体と金属の電子状態の違いを考慮すると、理論的にも説明することができます。本研究成果は、将来的に高い発電性能を持つフレキシブルな熱電変換材料・素子の開発につながると期待されます。

本研究成果は、米国のオンライン科学ジャーナル「Science Advances」に2020年2月15日付(日本時間4時)で掲載されます。

【ポイント】

・電荷量の自在なコントロールにより、導電性高分子の熱電変換性能を簡便に制御

・発電性能の最大化をもたらすメカニズムの解明

・フレキシブルな熱電変換素子の実現に期待

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0529055_01.pdf

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