1715天前
研究小组研究结果显示,在导电高分子中利用调整杂质含量来对金属的电子状态进行调节,从而可以开发出效率更高的热电转换元件。
近日,东京大学大学院新领域创成科学研究科,连同材料创新研究中心(Material Innovation Research Center)、产业综合研究所/东大先端技术运算数测量技术创新研究所、物质材料研究机构国际纳米结构研究点(WPI-MANA)等研究小组声明,已完整解析出用导电高分子材料可以产生热电效应的原理。
研究小组研制出一种芯片温度计装置,该装置由数十纳米厚的高分子材料制成的薄膜,电阻加热器与经过校准的温度传感器,以及测量热电动势的点击探针组成。该装置可在长为100微米的范围内形成温度梯度,并同时统计电导率、电荷密度与塞贝克系数数值(图1)。
图1 左图为显微镜下的芯片温度计装置,右图为芯片温度计装置的温度梯度示意图
在室温到25K的低温范围内,利用高结晶度的导电性高分子薄膜来进行热电动势的测量。从结果来看(图2),可知塞贝克系数随温度升高成线性比例增加,这个结果与金属或简并半导体的情况一致。除此之外,霍尔效应与泡利顺磁性,以及德鲁德发射率的观测等,也满足金属或简并半导体所显示的电子特性。
图2 左图为热电动势(塞贝克系数)的温度相关度,中图与右图是导电性高分子的电子显微镜图像
以前采用的低结晶度的导电高分子在观测中并无上述情况发生,故可知金属的简并状态为热电动势生成的原因。用X射线来进行结构分析或利用电子显微镜观察可确认高结晶度。
研究小组证明,利用拥有金属性的电子在低能量状态下对电磁波进行反射的特性(德鲁德反馈)(图3),可以对材料进行简易筛选。
图3 20meV范围内的低能量光学反射率的测定结果
研究小组研究结果显示,在导电高分子中利用调整杂质含量来对金属的电子状态进行调节,从而可以开发出效率更高的热电转换元件。
资料来源:东京大学大学院新领域创成科学研究科官网
家电科技介绍
《家电科技》期刊创刊于1981年,是由中国轻工业联合会主管、中国家用电器研究院主办的国家级学术期刊,被《中国核心期刊(遴选)数据库》收录,是家电及相关行业公认的权威科技期刊。
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