2024年7月2日
北海道大学
大阪大学
ポイント
●熱伝導率制御幅を従来比1.5倍に拡大。
●良く電気を通す物質ほど熱流も良く通すという現象を熱トランジスタに適用。
●将来の熱制御技術の実現に向けて大きく前進。
概要
北海道大学電子科学研究所の太田裕道教授らの研究グループは、大阪大学産業科学研究所の李 好博助教、田中秀和教授と共同で、熱トランジスタの高性能化に成功しました。
電気的に電流の流れやすさを切替える電界効果トランジスタのように、電気的に熱流の流れやすさを切替える熱トランジスタが、熱制御技術の一つとして近年注目されています。電子や光のように、熱を自在に操ることができるようになれば、解決すべきエネルギー問題の一つである廃熱の有効利用が可能になります。研究グループは、2023年2月に世界初の全固体熱トランジスタを実現しましたが、熱伝導率制御幅（＝オンの熱伝導率3.8 W/mK - オフの熱伝導率0.95 W/mK）が2.85 W/mKしかなく、幅広い熱流制御には適していませんでした。本研究では、良く電気を通す物質ほど熱流も良く通すという現象に基づいて物質を選択することで、熱伝導率制御幅を1.5倍の4.3 W/mK（＝オンの熱伝導率6.0 W/mK - オフの熱伝導率1.7 W/mK）に拡大し、熱トランジスタを高性能化することに成功しました。将来の熱制御技術の実現に向けて大きく前進したと言えます。
なお、本研究成果は、2024年6月26日（水）公開のAdvanced Science誌に掲載されました。
論文名：Solid-State Electrochemical Thermal Switches with Large Thermal Conductivity Switching Widths（大きな熱伝導率切替え幅を有する固体電気化学熱スイッチ）
URL：https://doi.org/10.1002/advs.202401331
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熱トランジスタの動作イメージ。電気的に、熱伝導率6.0 W/mKのオン状態から、熱伝導率1.7 W/mKのオフ状態に切替える。良く電気を通す物質を採用することにより、オン状態とオフ状態の差（=熱伝導率制御幅）を従来比1.5倍の4.3 W/mKに拡大することに成功しました。
