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高効率な熱電変換デバイスをエアロゾルジェット印刷により実現

University of Nortre Dameの研究グループが、低中温で高効率な熱電変換デバイスをエアロゾルジェット印刷により実現しました。

この研究成果は、Advanced Scienceに掲載されています。


この記事は下記論文の紹介記事です。

論文:

Dun, Chaochao, et al. "3D Printing of Solution‐Processable 2D Nanoplates and 1D Nanorods for Flexible Thermoelectrics with Ultrahigh Power Factor at Low‐Medium Temperatures." Advanced Science (2019).

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201901788



溶液処理可能な半導体2Dナノプレートと1Dナノロッドは、熱電、オプトエレクトロニクス、エレクトロニクスなどの多様な技術にとって魅力的なビルディングブロックです。ただし、コロイドナノ粒子を高性能で柔軟なデバイスに変換することは依然として課題です。たとえば、溶液処理された半導体ナノクリスタルによって調製された柔軟なフィルムは、通常、熱電特性および電気輸送特性が不十分であることに悩まされています。



このような課題に対し、同研究グループは、溶液処理可能なナノ構造を使用したエアロゾルジェット印刷により、高性能で柔軟性のある熱電フィルムを製造しました。




印刷されたSb 2 Te 3フィルムの熱電変換効率は、約300 Kで1.37 mW m^-1 K^-2に達し、350〜500 Kで1.5mW m^-1 K^-2よりも大きい平均効率が得られました。 1D Teナノロッドと2D Sb 2 Te 3ナノプレートの混合物を使用して印刷された1D / 2Dナノコンポジットフィルムは、500Kで最大値2.2 mW m^-1 K^-2のピーク効率を示したとのことです。


今回の研究により、柔軟な熱電発電機が実証され、60 Kの温度差で7.65 mW cm -2の競争力のあるデバイスの電力密度を達成しました。

今回なされたナノスケールのビルディングブロックを機能的なデバイスに直接変換するための多目的な印刷方法は、柔軟なエネルギーハーベスターだけでなく、柔軟でウェアラブルな幅広い電子機器やセンサーの開発に道を開くと期待されます。



#エアロゾルジェット #ウェアラブル

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