在NEDO项目中，未开发热能创新利用研究会（TherMAT）成员的米乐m6官方网站开发了一种可以使用印刷方法形成的高性能p型有机热电转换材料，并具有世界最高的输出因数600μW/mK，这表明发电性能2已经实现。
米乐m6官方网站的目标是利用这一成果，对我们周围存在的大量200℃以下的低温废热进行能量收集。
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| 图1碳纳米管-聚苯乙烯复合材料外观 |
为了将我们周围存在的大量废热进行热电转换并有效利用，热电转换元件※1的效率之外，还必须增加设备的便利性，例如结构灵活性和减轻重量。为了实现这种高效且高度便利的热电转换元件，NEDO“未利用热能创新利用技术研发”项目※2有机热电转换元件※3的性能自 2015 年起。
导电高分子材料※4是啊碳纳米管-聚合物复合材料※5重量轻、柔韧且不含稀有金属。此外，该材料可以使用印刷方法形成，预计成本低且生产率高。为此，传统无机热电转换材料※6时相比，可以以更低的成本制造重量轻、柔性且方便的热电转换元件。如果有机热电转换元件投入实际应用，预计我们周围存在的低温废热将被热电转换，产生的电力将用于驱动传感器等低功耗电子设备。另一方面，目前的有机热电转换材料存在发电性能极低的问题。
在这种情况下，在NEDO项目中，以未开发热能创新利用研究会（TherMAT）成员、米乐m6官方网站柔性电子研究中心的末森浩二（交互设备团队首席研究员）为首的研究小组正在开发一种代表发电量的指数输出系数※7, 600 μW/mK2的有机热电转换材料这个值可以简单地应用p型有机热电转换材料※8的世界最高值
研究小组正在利用这一成果来减少我们周围存在的大量200℃以下的低温废热。能量收集※9
使用碳纳米管-聚合物复合材料作为有机材料。碳纳米管-聚合物复合材料可以通过将碳纳米管分散在溶解有聚合物材料的有机溶剂中、将该分散体施加到基材上、然后干燥该有机溶剂来形成。因此，可以使用多种可溶于有机溶剂的聚合物材料。此前，研究主要集中在使用导电聚合物制成的碳纳米管-导电聚合物复合材料，目的是赋予高导电性。另一方面，该研究小组使用绝缘聚合物作为原材料，与导电聚合物相比，其在通用性、耐用性和成本方面均具有优越性。碳纳米管-绝缘体聚合物复合材料※10性能的研究。结果，通过将典型的绝缘聚合物聚苯乙烯与碳纳米管混合，塞贝克系数※11得到了改进（图2）。这是由于添加了聚苯乙烯碳纳米管之间的接触※12处的距离随着隧道势垒厚度的增加和该区域隧道势垒厚度的增加，高能载流子优先促进导电，这可能是由于能量过滤效应增加了塞贝克系数。
图2 碳纳米管-聚苯乙烯复合材料中塞贝克系数的聚苯乙烯浓度依赖性 |
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图3 使用不同直径的碳纳米管束的碳纳米管-聚苯乙烯复合材料的塞贝克系数和电导率
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此外，我们发现，通过减小碳纳米管-绝缘体聚合物复合材料中碳纳米管束的直径，可以在不改变塞贝克系数的情况下显着提高电导率（图3）。为了综合这些效果来提高功率因数，研究小组通过将低直径碳纳米管束与聚苯乙烯混合，创建了碳纳米管-聚苯乙烯复合材料，其结果是，在约100°C下的结果为600μW/mK。2（图4）。与该结果类似，该值大约是使用将分散液滴在基板上并干燥的简单印刷方法生产的碳纳米管-导电聚合物复合材料的最高水平值的两倍。这样，我们通过使用碳纳米管-绝缘聚合物复合材料代替目前正在积极研究的碳纳米管-导电聚合物复合材料，成功地显着提高了性能。
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| 图4 碳纳米管-聚苯乙烯复合材料中功率因数的温度依赖性 |
该研究小组将致力于通过控制材料内部的精细结构，进一步改善有机热电转换材料的性能，提高有机热电转换元件的效率。通过这些努力，我们的目标是为有效利用大量未利用的热能（这些热能被浪费为废热）做出贡献。
NEDO将继续促进该项目的研究和开发，并提供能够有效利用未利用热量的技术。