臺灣國際科展

以奈米銦顆粒或鈉離子修飾竹子導電作為新型熱電材料之研究

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2019年
科別
物理與天文學
得獎情形
一等獎
學校名稱
臺北市私立復興實驗高級中學
指導老師
馬瑪宣;陳洋元
作者
勞志毅
關鍵字
竹子(Bamboo),熱電材料(Thermoelectric Material),奈米銦顆粒(In Nanoparticles)
備註
青少年科學獎;出國正選代表

摘要或動機

熱電材料的條件為導熱差,電導率高的材料,此特性可將熱能轉換成電能,為一新興的再生能源。竹子生長快,為一導熱差的材質,但電導率低。本實驗將野生孟宗竹加工裁切,浸泡於飽和食鹽水加上奈米銦顆粒(73mg/ml)環境中,以高壓蒸氣(121℃、1.1 atm/cm2)處理40分鐘後測量處理前後其電阻變化、增加兩端溫度差及電壓改變的電流密度、增加溫度改變的電流,及熱導率等,並以複式顯微鏡觀察,確認奈米銦顆粒的確有進入竹子維管束內。實驗結果顯示,以飽和食鹽水及奈米銦顆粒高壓蒸氣法處理的竹片,相對於對照組,電導率上升了約1706倍,但熱擴散度只上升了約10%,熱電優值(Thermoelectric Figure of Merit) ZT為 0.059。本實驗方法有效提升竹子的電導率,證實竹子是一個有潛力的新興熱電材料。


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