私たちの生活のあらゆるところに存在している“熱”。太陽光、照明、自動車や工場の廃熱から人の体温まで——もし身の回りの熱を電気に変えることができたなら、エネルギーを無駄なく利用する未来社会へ向けた有力な一手となるはずだ。

熱電材料とはまさに、それらの熱を回収して直接電気に変える材料。温度差で発電できる仕組みから、来たるIoT社会に大量に必要となるセンサの独立電源として、活用が期待されている。しかし、現在実用化されているビスマスとテルルから成る熱電材料は、希少元素ゆえに高価で、毒性も含まれており、爆発的な普及は難しいのが現状だ。

この問題を解決したのが2019年、NIMSが開発した「鉄（Fe）・アルミニウム（Al）・シリコン（Si）」の熱電材料（Thermoelectric Material）。頭文字から名付けられたこの「FAST材」は、容易に入手できる汎用元素のみで作られており、モジュール単価はなんと数百円、従来品に比べ約5分の1という飛躍的なコストダウンに成功した。毒性を含まないため安全性が高く、環境負荷も少ない。軽量ながら耐久性も併せ持ち、メンテナンスフリーで半永久的に使用可能だ。わずかな温度差があれば発電できるので、体温を利用した無線通信機、火災や地滑りを感知する防災用センサなど、多岐に渡る応用が期待できる。

熱電材料は今、FAST材をはじめ、ウェアラブル用途に有用な加工しやすい有機ハイブリッド材などの材料開発や、多様なアプリケーションを実現するためのモジュール設計など、バラエティに富んだ研究開発が進められている。

ありふれている熱がエネルギー問題解決の切り札となるか——熱電材料から目が離せない。