ナノ材料を複合した相変化材料の界面熱輸送機構に関する研究

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本研究では，材料のナノ構造と熱輸送機構の相関を理解し，所望の熱伝導率を持つ材料を設計・創製することを最終的な目的として，化学修飾されたグラフェン等のナノカーボン材料を有機系PCM（PCM:Phase Change Material，相変化材料）に添加することによりPCMナノコンポジットを創製し，その熱伝導率を計測することにより熱伝導率向上効果を検討した．また数値計算を行いPCM母材とナノカーボン材料の界面熱コンダクタンスがPCMナノコンポジットの熱伝導率に及ぼす影響を検討した．これに加えてナノカーボン材料の添加が他の物性に及ぼす影響を検討するため，相変化エンタルピーの計測も併せて行った．本年度はナノカーボン材料としてカーボンナノホーンを選択し，実験および数値計算により各課題の検討を行った．また新たな試みとして，ナノカーボン材料とPCM母材との界面熱抵抗を計測するためのポンプ・プローブ光学系の準備を行った．本研究で用いたPCMはラウリン酸（C12H24O2）で，融点は43℃付近，相変化エンタルピーはおおよそ150 kJ/kgである．また添加剤にはNEC社の単層カーボンナノホーン（以下SWCNH：single walled carbon nanohorns）を用いた．SWCNHの評価はラマン分光，透過型電子顕微鏡，TGA法で行い良質なSWCNHであることを確認した．今回はSWCNHを最大2vol%まで添加したが，その際の熱伝導率（非定常細線法で計測）が純粋な母材と比較して熱伝導率が約2倍高くなることを確認出来た．本研究で得られた成果は2つの国際会議および1つの国内学会にて発表を行った．