[发明专利]热电转换材料和热电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及热电转换材料和使用了该热电转换材料的热电转换元件。

背景技术

能够将热能与电能相互转换的热电转换材料被用于诸如热电发电元件、珀尔帖元件那样的热电转换元件中。应用了热电转换材料、热电转换元件的热电发电能够直接将热能转换成电力，不需要可动部，被用于在体温下工作的手表或偏僻地区用电源、太空用电源等中。

热电转换材料的性能指数Z用下述式(A)表示，对于性能提高而言，热电动势S和电导率σ的提高很重要。

性能指数ZT＝S²·σ·T/κ  (A)

S(V/K)：热电动势(塞贝克系数)

σ(S/m)：电导率

κ(W/mK)：导热系数

T(K)：绝对温度

对于热电转换材料要求具有良好的热电转换效率，因而目前主要实用化的热电转换材料为无机材料。但是，这些无机材料具有材料自身昂贵、含有有害物质、或向热电转换元件加工的加工工序复杂等问题。因此，正在进行能够比较廉价地制造、成膜等加工也容易的有机热电转换材料的研究，报道了使用导电性高分子的热电转换材料及元件。

例如，专利文献1中记载了使用聚苯胺等导电性高分子的热电元件；专利文献2中记载了包含聚噻吩乙炔的热电转换材料；专利文献3和4中记载了掺杂聚苯胺而成的热电材料。另外，专利文献5中记载了将聚苯胺溶解于有机溶剂中并旋涂于基板上而形成薄膜；并且记载了使用了该薄膜的热电材料，但是其制造工艺复杂。专利文献6中记载了由导电性高分子构成的热电转换材料，该导电性高分子是用碘掺杂聚(3-烷基噻吩)而成的，并且报道了可发挥实用水平的热电转换特性。专利文献7中公开了一种由导电性高分子构成的热电转换材料，该导电性高分子是对聚对苯乙炔或烷氧基取代聚对苯乙炔进行掺杂处理而得到的。

但是，可以说这些热电转换材料的热电转换效率尚不充分。

碳纳米管是近年来因具有高导电性而受到瞩目的有机材料。但是，碳纳米管的分散性低，在实用化时提高分散性成为课题。特别是，热电转换元件为了能够在元件的两端维持温度差，要求将热电转换材料成型为具有某种程度的厚度的形状，因此该低分散性更成为问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-95688号公报

专利文献2：日本特开2009-71131号公报

专利文献3：日本特开2001-326393号公报

专利文献4：日本特开2000-323758号公报

专利文献5：日本特开2002-100815号公报

专利文献6：日本特开2003-332638号公报

专利文献7：日本特开2003-332639号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的课题在于提供一种热电转换性能优异的热电转换材料和使用了该热电转换材料的热电转换元件。

用于解决课题的方案

鉴于上述课题，本发明人对有机热电转换材料进行了深入研究。结果发现，含有碳纳米管和具有特定结构的共轭高分子的组合物显示出优异的热电转换性能，作为热电转换材料有用。此外，该材料的碳纳米管的分散性良好，适合于利用涂布成膜。本发明是基于这些见解而完成的。

即，根据本发明，可以提供下述技术方案：

<1>一种热电转换材料，其为含有碳纳米管和共轭高分子的热电转换材料，该共轭高分子为含有至少下述(A)和(B)作为具有共轭体系的重复单元的共轭高分子，(A)：烃环和/或杂环进行3环以上稠合而成的稠多环结构；(B)：单环的芳香族烃环结构、单环的芳香族杂环结构或包含这些的稠环结构。

<2>如<1>项所述的热电转换材料，其中，所述重复单元(B)为单环的芳香族烃环结构、单环的芳香族杂环结构或包含这些的二稠环结构。

<3>如<1>或<2>项所述的热电转换材料，其中，所述热电转换材料含有非共轭高分子。

<4>如<1>～<3>中任一项所述的热电转换材料，其特征在于，所述共轭高分子包含下述通式(1)表示的结构作为重复单元。

【化学式1】