熱電変換材料とデバイス

熱電材料やデバイスの更なる普及を目指す。

環境発電／IoT／熱電特性／ゼーベック効果／シリコン／自然冷却

熱電変換技術は、熱を電気に直接変換する技術です．温度差があれば駆動部無しで発電できるので、環境発電として期待されています。IoT（Internet of Things）技術の発達に伴い身の回りに小型センサが増えてきていますが、このような小型センサ・デバイスの自立電源として熱電変換技術の応用が期待されています。私たちは熱電材料の更なる普及を目指し、安全かつ豊富に存在するシリコンを主成分とする高性能熱電材料の開発、折り紙デバイスなどの新しいデバイス構造の開発、金属有機構造体（MOF）やハイドロゲルなどの水吸脱着特性を利用した受動的冷却機構の開発などを行っています。

ゼーベック係数と熱電材料の発電原理
高速冷却焼結法開発とシリコンの熱電性能向上
熱電材料作製実験の様子
MOFの水分子脱着による熱電デバイスの自然冷却機構開発

関連する論文

  1. Ahmet Alperen Günay, Sivasankaran Harish, Masanori Fuchi, Ikuya Kinefuchi, Yaerim Lee, Junichiro Shiomi, “Metal–organic framework coated porous structures for enhanced thermoelectric performance”, Energy Conversion and Management 255, 115289 (2022). [https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115289]

  2. Rajkumar Modak, Masayuki Murata, Dazhi Hou, Asuka Miura, Ryo Iguchi, Bin Xu, Rulei Guo, Junichiro Shiomi, Yuya Sakuraba, Ken-ichi Uchida, “Phase-transition-induced giant Thomson effect for thermoelectric cooling”, Applied Physics Reviews 9, 011414 (2022). [https://doi.org/10.1063/5.0077497]

  3. Shrikant Saini, Paolo Mele, Takafumi Oyake, Junichiro Shiomi, Janne-Petteri Niemelä, Maarit Karppinen, Koji Miyazaki, Chaoyang Li, Toshiyuki Kawaharamura, Ataru Ichinose, Leopoldo Molina-Luna, Porosity-tuned thermal conductivity in thermoelectric Al-doped ZnO thin films grown by mist-chemical vapor deposition, Thin Solid Films, 685, 180-185 (2019). [https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.06.010]

  4. Asuka Miura, Zhou Shu, Tomohiro Nozaki, Junichiro Shiomi, “Crystalline-amorphous nanostructures for bulk silicon thermoelectric materials with reduced thermal conductivity”, ACS Applied Materials & Interfaces, Vol. 7, 13484 (2015). [http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.5b02537]

  5. Yoshiaki Nakamura, Masayuki Isogawa, Tomohiro Ueda, Shuto Yamasaka, Hideki Matsui, Jun Kikkawa, Satoaki Ikeuchi, Takafumi Oyake, Takuma Hori, Junichiro Shiomi, Akira Sakai, “Anomalous reduction of thermal conductivity in coherent nanocrystal architecture for silicon thermoelectric material”, Nano Energy, Rapid communication, Vol. 12, 845 (2015). [http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2014.11.029]