本发明专利技术涉及一种热电转换元件，其为在基材上具有第1电极、热电转换层和第2电极的热电转换元件，其中，热电转换层含有纳米导电性材料、和具有稠多环结构的低分子共轭化合物，该稠多环结构是选自由芳香族烃环和芳香族杂环组成的组中的至少3环稠合而成的；本发明专利技术还涉及使用了热电转换元件的热电发电用物品和传感器用电源、以及含有纳米导电性材料和低分子共轭化合物的热电转换材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热电转换材料、热电转换元件以及使用了该热电转换元件的热电发电 用物品和传感器用电源。
技术介绍
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。 作为评价热电转换元件的热电转换性能的指标之一，有无量纲性能指数ZT(下文 中有时简称为性能指数ZT)。该性能指数ZT用下述式（A)表示，对于热电转换性能的提高 而言，每1K绝对温度的热电动势（下文中有时称为热电动势）S和电导率〇的提高、导热 系数k的降低很重要。 性能指数ZT=S2 ? 〇 ?T/k(A) 式（A)中，S(V/K):每1K绝对温度的热电动势（塞贝克系数） 〇 (S/m):电导率 k(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性能，由上述性能指数ZT的关系式 可知，为了提高性能指数ZT，要求提高导电性物质的塞贝克系数S和电导率〇。 从这方面出发，作为用于热电转换材料的导电性物质，导电性高分子、碳纳米管等 受到关注。例如，报道了由聚乙酸乙烯酯、多层碳纳米管和经卟吩稳定化的多层碳纳米管所 制备的聚乙酸乙烯酯共聚物复合物（非专利文献1);以及包含碳纳米管、聚（3-己基噻吩） 和聚二甲基硅氧烷的分散体（专利文献1)等。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2012-102209号公报 非专利文献 非专利文献 1 :Carbon, 5〇 (2〇12)，885_895
技术实现思路
专利技术要解决的课题 尤其利用碳纳米管的分散液制作热电转换元件的热电转换层时，碳纳米管容易因 强分子间力而凝集为束状或粒状，难以分散于分散介质中。该现象在专利文献1中记载的 分散体、及非专利文献1中记载的聚乙酸乙烯酯共聚物复合物中也同样，在这些物质中碳 纳米管的分散性也不足。但是，为了提高热电转换元件的性能指数ZT，消除碳纳米管的凝 集、使碳纳米管高度分散于分散介质中很重要。另一方面，若出于改善碳纳米管的分散性的目的而大量使用分散剂，则因残存在 热电转换层中的分散剂会导致热电转换元件的热电转换性能降低。 因此，要求兼顾碳纳米管的分散性和热电转换性能。 因此，本专利技术的课题在于提供一种纳米导电性材料的分散性优异、而且热电转换 性能也优异的热电转换材料；具有热电转换性能优异的热电转换层的热电转换元件；以及 使用了热电转换元件的热电发电用物品和传感器用电源。 用于解决课题的方案 鉴于上述课题，作为在热电转换元件的热电转换层中与碳纳米管等纳米导电性材 料（至少直径或1边的长度为纳米尺寸的导电性材料）共存的物质，本专利技术人对各种化合 物进行了研宄，结果发现，具有3环以上的芳香环稠合而成的稠多环结构的低分子化合物 能够提高纳米导电性材料的分散性。而且发现，与预测相反，该低分子化合物可构建能够在 纳米导电性材料的分子间进行电子移动的载流子通路，对热电转换元件的性能指数ZT、即 热电转换性能的提高也会做出贡献。本专利技术是基于这些技术思想完成的。S卩，上述课题可通过以下的方案实现。 〈1> 一种热电转换元件，其为在基材上具有第1电极、热电转换层和第2电极的热 电转换元件，热电转换层含有纳米导电性材料、以及具有稠多环结构的低分子共轭化合物， 该稠多环结构是选自由芳香族烃环和芳香族杂环组成的组中的至少3环稠合而成的。 〈2>如〈1>所述的热电转换元件，其中，低分子共轭化合物具有选自由芳香族烃环 和芳香族杂环组成的组中的3~6环稠合而成的稠多环结构。 〈3>如〈1>或〈2>所述的热电转换元件，其中，低分子共轭化合物为从由芳香族烃 环和芳香族杂环组成的组中按照包含至少1个芳香族杂环的方式所选择的至少3环稠合而 成的多环芳香族杂环化合物、或芳香族烃环的至少3环稠合而成的多环芳香族烃化合物。 〈4>如〈1>~〈3>中任一项所述的热电转换元件，其中，多环芳香族烃化合物为除 了具有二萘嵌苯结构的多环芳香族烃化合物外的多环芳香族烃化合物。 〈5>如〈1>~〈4>中任一项所述的热电转换元件，其中，多环芳香族烃化合物为除 了具有在1个环上稠合4个以上的环的结构的多环芳香族烃化合物外的多环芳香族烃化合 物。 〈6>如〈1>~〈5>中任一项所述的热电转换元件，其中，多环芳香族烃化合物具有 与1环、2环或3环稠合的、至少3个芳香族烃环稠合而成的稠多环结构。 〈7>如〈1>~〈6>中任一项所述的热电转换元件，其中，芳香族杂环为5元环或6 元环。 〈8>如〈7>所述的热电转换元件，其中，芳香族杂环为噻吩环、呋喃环或吡咯环。 〈9>如〈1>~〈8>中任一项所述的热电转换元件，其中，低分子共轭化合物具有下 述式（1A)~（1D)中任一个式子所表示的稠多环结构。 〈10>如〈9>所述的热电转换元件，其中，式（1A)~（ID)的C环~F环中的至少1 者由下述式（1-1)或（1-2)所表示。 式（1-1)或（1-2)中，X表示碳原子或杂原子，*1和*2分别表示与相同的环稠合 的成环碳原子。 〈11>如〈1>~〈10>中任一项所述的热电转换元件，其中，稠多环结构具有至少1 个取代基。 〈12>如〈11>所述的热电转换元件，其中，取代基与稠多环结构的末端的环结合。 〈13>如〈11>或〈12>所述的热电转换元件，其中，取代基为烷基、芳基、杂环基、烷 氧基、>烷基氣基、烧氧幾基或将它们组合而成的复合取代基。 〈14>如〈1>~〈13>中任一项所述的热电转换元件，其中，热电转换层含有高分子 化合物。 〈15>如〈14>所述的热电转换元件，其中，高分子化合物为选自由共轭高分子和非 共轭高分子组成的组中的至少一种高分子。 〈16>如〈14>或〈15>所述的热电转换元件，其中，高分子化合物为将选自由噻吩系 化合物、吡咯系化合物、苯胺系化合物、乙炔系化合物、对亚苯基系化合物、对亚苯基亚乙烯 基系化合物、对亚苯基亚乙炔基系化合物、芴系化合物、芳基胺系化合物和它们的衍生物组 成的组中的至少一种化合物聚合或共聚而成的共轭高分子或非共轭高分子。 〈17>如〈15>或〈16>所述的热电转换元件，其中，非共轭高分子是将选自由乙烯基 化合物、（甲基）丙烯酸酯化合物、碳酸酯化合物、酯化合物、酰胺化合物、酰亚胺化合物和 硅氧烷化合物组成的组中的至少一种化合物聚合或共聚而成的。 〈18>如〈15>~〈17>中任一项所述的热电转换元件，其中，高分子化合物为共轭高 分子与非共轭高分子的混合物。 〈19>如〈1>~〈18>中任一项所述的热电转换元件，其中，纳米导电性材料为纳米 碳材料或纳米金属材料。 〈20>如〈1>~〈19>中任一项所述的热电转换元件，其中，纳米导电性材料为选自 由碳纳米管、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热电转换元件，其为在基材上具有第1电极、热电转换层和第2电极的热电转换元件，其中，所述热电转换层含有纳米导电性材料、以及具有稠多环结构的低分子共轭化合物，该稠多环结构是选自由芳香族烃环和芳香族杂环组成的组中的至少3环稠合而成的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：西尾亮，野村公笃，丸山阳一，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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