탄소나노혼이 첨가된 비스무스 안티몬 텔루라이드 기반 복합소재의 Power Factor 향상 연구 (Enhancement of the Thermoelectric Power Factor for Bismuth Antimony Telluride Based Composites Containing Single-Walled Carbon Nanohorns)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 70권 / 3호 / 226 ~ 231페이지
· 저자명 : 김지훈, 김융암, 양철민

초록

500 K 미만의 저온 영역 대에서 열전소재로 상용화된 비스무스 안티몬 텔루라이드 (bismuth antimony telluride; BST) 는 가장 활발한 연구가 이루어지고 있는 열전소재이다. 우수한 효율의 열전소자를 제작하기 위해 열전 특성을 향상시키는 다양한 방법 중 열전소재의 전기전도도를 조절하여 power factor 를 향상시키는 방법이 있다. 나노탄소소재 (nanocarbon material)는 우수한 전기전도도를 가지고 있어, BST 소재와 복합화 할 경우 전하 농도 (carrier concentration) 및 전하 이동도 (carrier mobility) 의조절이 가능하다. 본 연구에서는 나노탄소소재 중에서 다양한 용매나 복합소재 내에서 우수한 분산성을보이고 직경이 약 100 nm의 성게형 번들 구조를 갖는 소재인 단일벽 탄소나노혼 (single-walled carbon nanohorns; SWCNHs)을 BST에 첨가하여, 우수한 전기전도성의 BST-SWCNHs 복합소재를 제조하고이에 따른 열전 특성을 평가하였다. BST-SWCNHs (0.5 wt%) 복합소재에서 3.96 mW m 1K 2 의 가장높은 power factor를 얻을 수 있었고, 이는 순수한 BST (2.83 mW m 1K 2) 보다 1.4 배 향상된 값이다.

영어초록

Bismuth antimony telluride (BST), which was commercialized as a thermoelectric material for application in the low temperature range of less than 500 K, has been actively researched. Among the various methods for increasing the thermoelectric performance of BST, an approach to improving the power factor by adjusting the electrical conductivity and the Seebeck coefficient has been proposed. Nanostructured carbon materials with excellent electrical conductivity to enhance the power factor can be expected to exhibit excellent thermoelectric performance when the carrier concentration and the carrier mobility are controlled. Among these nanostructured carbon materials, single-walled carbon nanohorns (SWCNHs) with sea-urchin-like aggregates of approximately 100 nm in diameter have high dispersibility in various solvents and matrix materials, which is advantageous for manufacturing composites and improving electrical characteristics. The highest power factor of (3.96 mW m 1K 2) which was 1.4 times higher than that of pure BST (2.83 mW m 1K 2) was obtained from the BST/SWCNHs composite with a content of 0.5 wt% SWCNHs. The use of a nanostructured SWCNH filler improved the electrical properties and thereby enhanced the thermoelectric effect.

참고자료

· 없음