[发明专利]热电转换材料和使用该材料的挠性热电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及热电转换材料、使用该材料的热电转换元件、以及使用了该元件的利用电子设备、汽车等的排热的装置。

背景技术

热电转换材料是利用佩尔蒂效应或赛贝克效应，可以将热能和电能相互转换的材料，若在使用了该热电转换材料的元件的两端形成温度差，则利用赛贝克效应进行发电。反之，若使电流流过使用了该热电转换材料的元件，则利用佩尔蒂效应，一端吸热而另一端发热，在元件的两端产生温度差。

该热电转换具有在能量转换时不会排出废物、可以有效利用排热等优点，所以作为可以高效率地利用能源的转换方式而受到关注。

电子设备或汽车等装置会产生大量的排热。将该排热再次转换成电力，这与提高许多设备的电力利用效率是等价的。这可以通过在电子设备或汽车的排热产生部分设置上述的热电转换元件来实现。特别是，使用挠性热电转换元件时，可以将其安装在具有曲面或凹凸的设备表面的排热产生部分。

但是，目前的热电转换元件大多都使用固体无机半导体，由于其硬、加工成形性差，所以难以安装在具有曲面或凹凸的形状上。

因此，人们正在研究谋求，通过赋予热电转换元件挠性，可以将其设置在具有曲面形状的物体上，而这在现有的热电转换元件中是不可能实现的，扩大热电转换元件的使用用途。

例如，人们在研究具有挠性的使用了并五苯（非专利文献1）、或四硫富瓦烯（Tetrathiafulvalene）和四氰基对苯二醌二甲烷(Tetracyanoquinodimethane)的络合物(非专利文献2)等的有机物的热电转换材料。

另外，已提出了由实施了掺杂处理的聚苯撑乙烯（Polyphenylene vinylene）或聚（3－烷基噻吩）等的导电性高分子构成的热电转换材料（专利文献1、2），在上述专利文献中记载的方法，是将聚合物溶液涂布在玻璃板上制成膜，再对所得的涂膜进行气相掺杂碘。

另外，还提出了包含钙钴氧化物等的热电材料、和聚合物包覆的碳纳米管、聚合物包覆的碳纳米纤维或导电性聚合物的混合热电材料（专利文献3）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003－332638号公报

专利文献2：日本特开2003－332639号公报

专利文献3：日本特开2004－87714号公报

专利文献4：日本特开2009－74072号公报

非专利文献1：Kentaro Harada,Mao Sumino,Chihaya Adachi,Saburo Tanaka,and Koji Miyazaki,Appl.Phys.Lett.,96(2010)253304.

非专利文献2：E.Tamayo,K.Hayashia,T.Shinano,Y.Miyazaki,T.Kajitani,Applied Surface Science256(2010)4554-4558.

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在非专利文献1、2中记载的材料无法兼具高的导电性和温差电动势发生能力，只显示出低的性能。

另外，在专利文献1、2中记载的材料，是由在大气中放置时不稳定的材料构成的。

而且，专利文献3的方法使用无机金属氧化物，不具有挠性，另外还使用了稀有元素。

如上所述，现实状况是无法得到可以兼具挠性和高的热电转换能力的热电转换材料。

本发明是鉴于上述现状而提出的，其目的在于，提供一种能够兼具挠性和高的热电转换能力的热电转换材料、使用了该材料的热电转换元件、以及使用了该元件的利用电子设备、汽车等的排热的装置。

解决课题的方法

本发明人等为了达到上述目的，研究了使用碳纳米管作为导电性材料。

混炼碳纳米管和热塑性树脂后成形的树脂成形体记载在上述专利文献4中，但这些文献中完全没有记载有关热电转换材料的研究。

本发明人等对使用了碳纳米管的热电转换材料反复进行了深入研究，结果得到的下述认知：通过将碳纳米管微粒分散在具有挠性的有机高分子材料中，可以达到上述目的。

本发明是基于上述认知而完成的，根据本发明，提供下述的发明。

［1］一种热电转换材料，其特征在于，由分散有碳纳米管微粒且具有挠性的有机材料和空孔构成，并且，相对于该有机材料，碳纳米管的质量比是50～90质量%。

［2］［1］所述的热电转换材料，其特征在于，上述有机材料是可溶于有机溶剂且具有电绝缘性或半导体性的高分子材料。