Design of magnetic nanoparticles embedded phase change material nanocapsules for electronic cooling

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本研究は「電子冷却のための磁性ナノ粒子埋め込み型相変化材料（PCM）ナノカプセルの設計」という題目で、PCMを用いた高効率な電子システムの冷却技術を開発することを目的とする。PCM、特に有機PCMは一般に低い熱伝導率，過冷却効果，相転移時の低い熱伝達率，漏れの問題などが懸念される．この問題を解決するために，PCM中に磁性ナノ粒子を埋め込み、PCMをカプセル化することに取り組む。カプセル内部で磁性ナノ粒子の運動を制御することにより、PCMの熱伝導、熱伝達特性など、様々な熱特性が制御可能であることを実証する。磁鉄鉱/酸化鉄（Fe3O4）ナノ粒子を含む新しいクラスのマイクロカプセル化（相変化材料（PCM）：1-オクタデカノール相変化材料、カプセル殻：メラミン－ホルムアルデヒド）をin-situ重合法により合成した。作製したマグネタイトナノ粒子内包PCMは、電界放出形走査電子顕微鏡法(FESEM)、高分解能透過電子顕微鏡法(HRTEM)、X線回折法(XRD)、フーリエ変換赤外分光分析法(FTIR)、示差走査熱量測定(DSC)、熱重量分析(TGA)などの特性評価手法を用いて、その形態、表面構造、化学安定性、融解潜熱、相転移温度、熱安定性および熱信頼性の評価を行った。FESEM の結果、10-90 nmの大きさの球状に近い磁性ナノ粒子(MNP)が形成されており、Fe3O4ナノ粒子を内包した球状マイクロカプセル(MNPCM) の形成が正当化されることがわかった。また、純粋なPCMとMNPCMの特性を比較することにより、MNPCMのユニークな特性を明らかにすることができた。さらに、MNPCMは電子システムの熱管理に対する要求を満たすことがわかった。