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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 P170014728
整理番号 P2016-102229
掲載日 2017年12月20日
出願番号 特願2016-102229
公開番号 特開2017-212245
出願日 平成28年5月23日(2016.5.23)
公開日 平成29年11月30日(2017.11.30)
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】 直流定電圧を流してBi-Te系材料への電析を行った場合に比べ、形成された薄膜層の結晶構造が表面から内部まで一様な原子配置となるだけでなく、熱電変換部材を構成する結晶中にn型とp型のキャリヤ挙動を示す箇所が混在することを効果的に抑制でき、熱電変換部材のキャリヤ挙動がn型又はp型として安定的に動作するようになる、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、該高分子素材の表面に金属皮膜を形成させて金属皮膜基材を作成する、第一の工程と、該第一の工程により作成された金属皮膜基材を陰極として、直流定電流を流して電解めっきを行う、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、直流定電流を流して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、該高分子素材の表面に金属皮膜を形成させて金属皮膜基材を作成する、第一の工程と、該第一の工程により作成された金属皮膜基材を陰極として、直流定電流を流して電解めっきを行う、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】
前記直流定電流の電流密度は、0.5~1.5A/dmである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1~4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6】
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5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、400ミリモル/リットル、28ミリモル/リットル、520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2~6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8】
前記第二の工程における前記金属皮膜基材を陰極とした電解めっきは、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、27.3ミリモル/リットル、1モル/リットル、22.7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1~7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9】
前記第二の工程における前記金属皮膜基材を陰極とした電解めっきは、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、24.3~26.3ミリモル/リットル、1モル/リットル、22.7ミリモル/リットル、1~3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1~7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10】
前記第二の工程における前記金属皮膜基材を陰極とした電解めっきは、酸化テルル、硝酸、硝酸ビスマス五水和物、酸化アンチモン、L(+)-酒石酸のそれぞれの含有量を、27.3ミリモル/リットル、1モル/リットル、19.7~22.7ミリモル/リットル、1~3ミリモル/リットル、1~3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1~7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。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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