ナノスケール構造化熱輸送の物理と工学

単層カーボンナノチューブは,その優れた物性から幅広い応用が見込まれている.特にその熱物性については,高い熱伝導率が予測されているため,次世代の熱伝導媒体として期待されている.これまでに,アルコール触媒CVD法により,垂直配向単層カーボンナノチューブ膜の合成方法が開発されており,特異な方向依存性を有するバルク材料としての応用が注目されている.本研究では単層カーボンナノチューブを用いた新しい複合体材料の開発を目指し,垂直配向単層カーボンナノチューブ膜を樹脂に混合した複合材料を作成し,その伝熱性能を評価した.複合材料は個々の単層カーボンナノチューブの高い伝熱特性を反映して,優れた性能を有することが期待される.さらに,垂直配向単層カーボンナノチューブ膜の配向性を維持したまま複合材の作成ができれば,強い方向依存性を有する熱デバイスの開発にも繋がる.前年度作成した垂直配向単層カーボンナノチューブ膜とポリマーの複合材料の伝熱性能評価を行った.まず,走査型電子顕微鏡によって複合材中の垂直配向カーボンナノチューブ膜が配向を維持しているかを検証した.作成後の複合材を単層カーボンナノチューブの配向方向と平衡に切断し,イオンビームを用いて研磨することで切断面を平滑化した.切断面の電子顕微鏡観察を行ったところ,複合材料中においても単層カーボンナノチューブはおおよそ配向を留めていることが確認された.またこれらの測定によって,熱伝導計測に必要となる,複合材料内の垂直配向膜及び複合材料表面の金属蒸着膜の膜厚を測定した.次に,フォトサーマル赤外検知法を用いて,複合材料の熱伝導率測定を行った.レーザ照射によって資料に周期的な温度変動を与え,放射される熱放射エネルギーの周期的変動との位相差を検出した.加熱光を適当な周波数領域で変調させ,各周波数における位相差を測定し,得られた周波数-位相差曲線を解析することによって熱伝導率を測定した.その結果,複合体が非等方性熱伝導を示すことが示唆された.

単層カーボンナノチューブは,その優れた物性から幅広い応用が見込まれている.特にその熱物性については,高い熱伝導率が予測されているため,次世代の熱伝導媒体として期待されている.これまでに,アルコール触媒CVD法により,垂直配向単層カーボンナノチューブ膜の合成方法が開発されており,特異な方向依存性を有するバルク材料としての応用が注目されている.本研究では単層カーボンナノチューブを用いた新しい複合体材料の開発を目指し,垂直配向単層カーボンナノチューブ膜を樹脂に混合した複合材料を作成し,その伝熱性能を評価した.複合材料は個々の単層カーボンナノチューブの高い伝熱特性を反映して,優れた性能を有することが期待される.さらに,垂直配向単層カーボンナノチューブ膜の配向性を維持したまま複合材の作成ができれば,強い方向依存性を有する熱デバイスの開発にも繋がる.前年度作成した垂直配向単層カーボンナノチューブ膜とポリマーの複合材料の伝熱性能評価を行った.まず,走査型電子顕微鏡によって複合材中の垂直配向カーボンナノチューブ膜が配向を維持しているかを検証した.作成後の複合材を単層カーボンナノチューブの配向方向と平衡に切断し,イオンビームを用いて研磨することで切断面を平滑化した.切断面の電子顕微鏡観察を行ったところ,複合材料中においても単層カーボンナノチューブはおおよそ配向を留めていることが確認された.またこれらの測定によって,熱伝導計測に必要となる,複合材料内の垂直配向膜及び複合材料表面の金属蒸着膜の膜厚を測定した.次に,フォトサーマル赤外検知法を用いて,複合材料の熱伝導率測定を行った.レーザ照射によって資料に周期的な温度変動を与え,放射される熱放射エネルギーの周期的変動との位相差を検出した.加熱光を適当な周波数領域で変調させ,各周波数における位相差を測定し,得られた周波数-位相差曲線を解析することによって熱伝導率を測定した.その結果,複合体が非等方性熱伝導を示すことが示唆された.