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新ポリマーブレンドが超高感度熱電熱センサーを実現

特定の材料が熱電効果を持つ事実に基づき、超高感度熱センサーが開発されました。熱電材料では、両側に温度差が生じると電子が冷側から暖側へ移動し、電圧差が生じます。このプロジェクトでは、電子ではなくイオンをキャリアとする熱電材料を開発し、効果が100倍大きくなりました。

電子を用いる熱電材料では100µV/K(マイクロボルト/ケルビン)なのに対し、新材料では10mV/Kを達成。信号は100倍強く、微小な温度差で強い信号が得られます。

新材料は、複数のイオン性ポリマーからなるゲル状の電解質です。一部の成分はp型ポリマーで、正に帯電したイオンが電流を担います。負に帯電したイオンが電流を担う高伝導性n型ポリマーゲルが発見されました。こうした材料はこれまでほとんど利用できませんでした。

印刷エレクトロニクス用電解質に関する先行研究の成果を活用し、研究者たちは今や、リンクしたn脚とp脚を用いた初の印刷熱電モジュールを開発しました。脚の接続数が信号強度を決定します。科学者たちはスクリーン印刷を用い、相補的な異なるポリマーに基づく高感度熱センサーを製造しました。この熱センサーは、微小な温度差を強い信号に変換する能力を持ちます:36接続脚を持つモジュールで、1Kの温度差に対して0.333Vを出力します。

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