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フレキシブル熱電変換部材の作製方法 コモンズ

国内特許コード P170013901
整理番号 P2015-172501
掲載日 2017年3月29日
出願番号 特願2015-172501
公開番号 特開2017-050400
出願日 平成27年9月2日(2015.9.2)
公開日 平成29年3月9日(2017.3.9)
発明者
  • 金子 信悟
  • 松本 太
出願人
  • 学校法人神奈川大学
発明の名称 フレキシブル熱電変換部材の作製方法 コモンズ
発明の概要 【課題】 乾式法の諸問題を解決し、特に、大掛かりな装置を用いることなく、非常に短時間かつ安価に製造できる、フレキシブル熱電変換部材の作製方法を提供することにあり、湿式法と比較すると決定的不利で、乾式法では到底なし得ない、素材の形状や表面状態に左右されない熱電変換素子としての金属薄膜層が形成されるだけでなく、均一な膜厚の金属薄膜層が形成される、フレキシブル熱電変換部材の作製方法を提供する。
【解決手段】 基材となる柔軟性を有する高分子素材の表面に、ビスマスイオン及びテルルイオンより酸化還元電位の高い金属イオンを含むめっき液で無電解めっきを行い、金属皮膜基材を形成させる第一の工程と、金属皮膜基材に電解めっきを行う第二の工程を含む、フレキシブル熱電変換部材の作製方法により課題を解決した。
【選択図】 なし
従来技術、競合技術の概要


従来より、熱を電気に変換する熱電変換素子としては、半導体を利用したものが知られている。この半導体を利用した熱電変換素子は、p型半導体とn型半導体とを電気的に接続し、接合側を高温にするとともに、分岐側を低温にすることにより、その温度差(ΔT)を利用して発電するものである。



この熱電変換素子の中でも、Bi-Te系の熱電変換素子は、比較的低温域の熱を電気に変換することが可能であるため、最近注目されている。



柔軟性を有する高分子素材上に、熱電変換素子としての金属薄膜層を形成させる技術としては、例えば、乾式法と湿式法に大別することができる。



乾式法を利用して、柔軟性を有する高分子素材上に、熱電変換素子としての金属薄膜層を形成する技術としては、例えば、特許文献1に記載されているような、厚さ175μmのポリイミド製の樹脂フィルムの表面上に、スパッタリングにより、Bi-TeにSbを添加してp型半導体としたp型熱電素子の薄膜層と、Bi-TeにSeを添加してn型半導体としたn型熱電素子の薄膜層とを形成するフレキシブルな熱電変換部材が挙げられる。

産業上の利用分野


本発明は、湿式成膜法を用いてBi-Te系材料への電析を行うことにより、基材となる柔軟性を有する高分子素材上に、テルル化ビスマスの薄膜層を作成するフレキシブル熱電変換部材の作製方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
基材となる柔軟性を有する高分子素材の表面に、無電解銀めっき、無電解パラジウムめっき、無電解白金めっき、無電解金めっきからなる群から選択されたいずれかの方法で無電解めっきを行い、金属皮膜基材を形成させる第一の工程と、第一の工程の無電解めっきにより形成された金属皮膜基材に電解めっきを行う第二の工程を含むことを特徴とするフレキシブル熱電変換部材の作製方法。

【請求項2】
前記無電解めっきは、無電解銀めっきであることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル熱電変換部材の作製方法。

【請求項3】
前記柔軟性を有する高分子素材は、ポリイミド性の樹脂フィルムであることを特徴とする請求項1又は2に記載のフレキシブル熱電変換部材の作製方法。

【請求項4】
前記第一の工程は、前記無電解めっきを行う前において、前記高分子素材を、50容量%~90容量%のエチレンジアミン水溶液に浸漬する第一の表面処理を行うことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のフレキシブル熱電変換部材の作製方法。

【請求項5】
前記第一の工程は、前記無電解めっきを行う前において、前記第一の表面処理を行った後の高分子素材を、40容量%~70容量%の1-メチル-2-ピロリドン水溶液に浸漬する第二の表面処理を行うことを特徴とする請求項4に記載のフレキシブル熱電変換部材の作製方法。

【請求項6】
前記第一の工程における無電解銀めっきは、酸化銀、アンモニア、D-グルコースのそれぞれの含有量を、150ミリモル/リットル、30ミリモル/リットル、25ミリモル/リットルとしためっき液を用いて行うことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載のフレキシブル熱電変換部材の作製方法。

【請求項7】
前記第二の工程における電解めっきは、前記無電解めっきを行った後の金属皮膜基材を、酸化テルル、硝酸、硝酸ビスマス五水和物のそれぞれの含有量を、9ミリモル/リットル、1モル/リットル、7.5ミリモル/リットルとしためっき液を用いて行うことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブル熱電変換部材の作製方法。

【請求項8】
前記第二の工程における電解めっきは、前記無電解めっきを行った後の金属皮膜基材を、酸化テルル、硝酸、硝酸ビスマス五水和物のそれぞれの含有量を、10ミリモル/リットル、1モル/リットル、7.5ミリモル/リットルとしためっき液を用いて行うことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブル熱電変換部材の作製方法。

【請求項9】
前記第二の工程における電解めっきは、前記無電解めっきを行った後の金属皮膜基材を、酸化テルル、硝酸、硝酸ビスマス五水和物、亜セレン酸のそれぞれの含有量を、5~8ミリモル/リットル、1モル/リットル、7.5ミリモル/リットル、1~4ミリモル/リットルとしためっき液を用いて行うことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブル熱電変換部材の作製方法。

【請求項10】
前記第二の工程における電解めっきは、前記無電解めっきを行った後の金属皮膜基材を、酸化テルル、硝酸、硝酸ビスマス五水和物、亜セレン酸のそれぞれの含有量を、6~9ミリモル/リットル、1モル/リットル、7.5ミリモル/リットル、1~4ミリモル/リットルとしためっき液を用いて行うことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブル熱電変換部材の製造方法。

【請求項11】
前記第二の工程における電解めっきは、前記無電解めっきを行った後の金属皮膜基材を、酸化テルル、硝酸、硝酸ビスマス五水和物、酸化アンチモン、酒石酸ナトリウムカリウム四水和物のそれぞれの含有量を、9ミリモル/リットル、1モル/リットル、3.5~6.5ミリモル/リットル、1~4ミリモル/リットル、10~40ミリモル/リットルとしためっき液を用いて行うことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブル熱電変換部材の作製方法。

【請求項12】
前記第二の工程における電解めっきは、前記無電解めっきを行った後の金属皮膜基材を、酸化テルル、硝酸、硝酸ビスマス五水和物、酸化アンチモン、酒石酸ナトリウムカリウム四水和物のそれぞれの含有量を、10ミリモル/リットル、1モル/リットル、3.5~6.5ミリモル/リットル、1~4ミリモル/リットル、10~40ミリモル/リットルとしためっき液を用いて行うことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブル熱電変換部材の作製方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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