著者スポットライト:ナノ複合材料を加工熱電材料として使用したエネルギーソリューションの進歩

私たちのグループは、エネルギー貯蔵と熱電気に重点を置いたエネルギー関連用途の材料の開発に注力しました。私たちは、ナノ結晶をビルディングブロック、または微細な材料を構築するための前駆体として使用しました。また、ナノ結晶が全固体に変化する様子を解明し、ナノスケールの特徴から得られる特性を理解し制御することで、性能の向上を目指します。

特に熱電材料では、欠陥制御に注力しました。溶液処理による熱電材料の開発には、多くの課題が伴います。1つは、ナノ粒子の高い表面対体積比による酸化の緩和です。

プロセスの複雑さによる再現性。そして3つ目は、安定性を確保するために揮発性の種に対処することです。これらの課題に対処し、理解することは、実用化に向けて熱電材料の効率を高めるために重要です。

私たちの研究は、ナノ粒子の特性とその組織を微調整することにより、費用対効果の高い溶液処理熱電材料を進歩させました。私たちは、ナノ粒子の合成から最終的な統合までの全プロセスに関与する化学を明らかにしています。そして現在、私たちは表面の種や材料の微細構造にどのように影響し、したがってそれらの性能に影響を与えるかに焦点を当てています。

溶液プロセスの表面改変粒子を利用して熱電性能を向上させ、微細な構造調整と欠陥の導入により熱伝導率を大幅に低減しました。このアプローチは、安価な前駆体を使用し、低温を使用し、また、溶媒として水を使用するという点でも有利です。その結果、特定の分子が粒子表面で吸収し、粒子の成長を制限することがわかりました。

現在、私たちは、さまざまな表面種が微細構造、ひいては輸送特性にどのように影響するかを、その組成、化学的不安定性、および結合性に基づいて合理化しようとしています。