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公開番号2024084363
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-25
出願番号2022198598
出願日2022-12-13
発明の名称電磁波吸収構造体および熱電変換素子
出願人国立大学法人東京農工大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H10N 10/13 20230101AFI20240618BHJP()
要約【課題】幅広い波長域の熱エネルギーを吸収可能であり、かつ、均一な温度環境下でも熱電変換素子上に温度差を生じさせることが可能な電磁波吸収構造体を提供する。
【解決手段】電磁波吸収構造体10は、導電基材1と導電基材1上に配置される複数の導電粒子3と、導電基材1と各導電粒子3との間に配置される誘電体層2と、を備え、導電粒子3の円相当径が50nm～20μmであり、平面視で導電粒子3の密度が0.0025/μm²以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
導電基材と
前記導電基材上に配置される複数の導電粒子と、
前記導電基材と前記各導電粒子との間に配置される誘電体層と、
を備え、
前記導電粒子の円相当径が５０ｎｍ～２０．００μｍであり、
平面視で前記導電粒子の密度が０．００２５／μｍ
２
以上である、
電磁波吸収構造体。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
平面視で前記導電粒子の平均粒子間距離が９．００μｍ以下である、請求項１に記載の電磁波吸収構造体。
【請求項３】
平面視で前記導電粒子間の距離が１ｎｍ以上である、請求項１に記載の電磁波吸収構造体。
【請求項４】
前記誘電体層が、前記導電基材を覆う、請求項１に記載の電磁波吸収構造体。
【請求項５】
前記誘電体層が、前記導電粒子を覆う、請求項１に記載の電磁波吸収構造体。
【請求項６】
前記導電粒子がＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｉｎ、およびＢａからなる群から選択される元素を少なくとも１種以上含有する、請求項１に記載の電磁波吸収構造体。
【請求項７】
前記誘電体層の厚さが５ｎｍ～２００ｎｍである、請求項１に記載の電磁波吸収構造体。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか１項に記載の電磁波吸収構造体を備える熱電変換素子であって、
前記電磁波吸収構造体の前記導電基材である電極と、
前記電極と電気的に接続される熱電材料と、
を備える、熱電変換素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁波吸収構造体および熱電変換素子に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
熱を電気に変換する熱電発電は、未利用熱エネルギーのリサイクル技術として期待されている。通常、熱電変換素子は、温度差を電位差に変換するゼーベック効果を用いて発電している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、熱電変換膜と、前記熱電変換膜の一部の内部又は表面に配設された導電性ナノ構造体と、を備えた熱電変換素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９-１９２９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の熱電変換素子は、単一波長の熱エネルギーしか吸収できなかった。そのため、特許文献１の熱電変換素子より幅広い温度域の熱エネルギーを吸収できる構造が求められている。
【０００６】
本発明は上記の事情を鑑みなされた発明であり、より幅広い波長域の熱エネルギーを吸収可能であり、かつ、均一な温度環境下でも熱電変換素子上に温度差を生じさせることが可能な電磁波吸収構造体および熱電変換素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
＜１＞本発明の態様１の電磁波吸収構造体は、
導電基材と
前記導電基材上に配置される複数の導電粒子と、
前記導電基材と前記各導電粒子との間に配置される誘電体層と、
を備え、
前記導電粒子の円相当径が５０ｎｍ～２０．００μｍであり、
平面視で前記導電粒子の密度が０．００２５／μｍ
２
以上である。
＜２＞本発明の態様２は、態様１の電磁波吸収構造体において、
平面視で前記導電粒子の平均粒子間距離が９．００μｍ以下であってもよい。
＜３＞本発明の態様３は、態様１または２の電磁波吸収構造体において、
平面視で前記導電粒子間の距離が１ｎｍ以上であってもよい。
＜４＞本発明の態様４は、態様１～３のいずれか１つに記載の電磁波吸収構造体において、
前記誘電体層が、前記導電基材を覆ってもよい。
＜５＞本発明の態様５は、態様１～３のいずれか１つに記載の電磁波吸収構造体において、
前記誘電体層が、前記導電粒子を覆ってもよい。
＜６＞本発明の態様６は、態様１～５のいずれか１つに記載の電磁波吸収構造体において、
前記導電粒子がＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｉｎ、およびＢａからなる群から選択される元素を少なくとも１種以上含有してもよい。
＜７＞本発明の態様７は、態様１～６のいずれか１つに記載の電磁波吸収構造体において、
前記誘電体層の厚さが５ｎｍ～２００ｎｍであってもよい。
＜８＞本発明の態様８の熱電変換素子は、態様１～７のいずれか１つに記載の電磁波吸収構造体を備える熱電変換素子であって、
前記電磁波吸収構造体の前記導電基材である電極と、
前記電極と電気的に接続される熱電材料と、
を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の上記態様によれば、より幅広い波長域の熱エネルギーを吸収可能であり、かつ、均一な温度環境下でも熱電変換素子上に温度差を生じさせることが可能な電磁波吸収構造体および熱電変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態に係る電磁波吸収構造体を示す模式断面図である。
第１実施形態に係る熱電変換素子を示す概略斜視図である。
第２実施形態に係る電磁波吸収構造体を示す模式断面図である。
第２実施形態に係る熱電変換素子を示す概略斜視図である。
第３実施形態に係る熱電変換素子を示す概略斜視図である。
図５に示す熱電変換素子のＡ－Ａ線に沿った端面図である。
第４実施形態に係る熱電変換素子を示す概略斜視図である。
図７に示す熱電変換素子のＢ－Ｂ線に沿った端面図である。
電磁波吸収構造体の表面のＳＥＭ観察像である。
実施例１の粒径分布である。
実施例２の粒径分布である。
実施例３の粒径分布である。
実施例４の粒径分布である。
実施例１～４の赤外線吸収スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の第１実施形態に係る電磁波吸収構造体および熱電変換素子を説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法などは一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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