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

纳米材料复合相变材料界面传热机理研究

• 批准号: 13F03358
• 负责人: 河野 正道
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03358/
• 关键词: 相変化材料; カーボンナノチューブ; カーボンナノホーン; 熱伝導率; 熱物性; ナノカーボン

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．

The purpose of this study is to understand the relationship between the material structure and the heat transport mechanism, and to design and create the desired thermal conductivity and materials.をFinal purpose of として, chemical modification of されたグラフェン and other のナノカーボン materials をorganic PCM (PCM: Phase Change Material, phase change material Created by トを, the thermal conductivity of そのThermal conductivity を measurement することによりThermal conductivity upward effect を検 Discussion した.またValue calculation を行いPCM base material とナノカーボン material のInterface heat コンダクタンスがPCM ナノコンポジットのThermal Conductivity に and ぼすInfluence を検 Discussion した. The addition of これに加えてナノカーボン material has its own physical properties and its influenceを検するため, phase change エンタルピーのmeasurement and せて行った． This year's はナノカーボン material selection択し，実験およびnumerical value calculationによりeach subject の検 Discussion を行った.また新たなtrialみとして, ナノカーボン material and PCM base material との interface Thermal Resistance Measurement and Preparation of the Optical System. In this study, PCM はラウリン acid (C12H24O2) was used. Its melting point is close to 43℃.またAdded 剤にはNEC Corporation's カーボンナノホーン (hereinafter SWCNH: single walled carbon nanohorns) is used. SWCNH's evaluation of spectroscopy, transmission electron microscopy, TGA method and good quality of SWCNH's confirmation. This time, the maximum 2vol% of SWCNH is added, and the thermal conductivity (unsteady fine Line method (measurement)) It is a pure base material and it is confirmed that the thermal conductivity is about 2 times higher. The results of this research were obtained from the international conference and the domestic academic conference.

项目成果

グラフェン添加による脂肪酸相変化材料の熱伝導率の向上

添加石墨烯提高脂肪酸相变材料的导热系数

• 发表时间: 2014
• 作者: Seigo Kameshima;Ryo Mizukami;Takumi Yamazaki;L A Pranato;Naoki Koda;Kenta Sakata;Ken Okazaki;Tomohiro Nozaki;河野正道，Sivasankaran Harish，Daniel Orejon，高田保之
• 通讯作者: 河野正道，Sivasankaran Harish，Daniel Orejon，高田保之

Enhanced Thermal Conductivity of Nanostructured Phase Change Composite for Thermal Energy Storage

用于热能存储的纳米结构相变复合材料的增强导热性

• 发表时间: 2014
• 作者: S.Harish;Y.Takata;M.Kohno
• 通讯作者: M.Kohno

Thermal conductivity enhancement of lauric acid phase change nanocomposite in solid and liquid state with single-walled carbon nanohorn inclusions

• DOI: 10.1016/j.tca.2014.12.004
• 发表时间: 2015-01-20
• 期刊: THERMOCHIMICA ACTA
• 影响因子: 3.5
• 作者: Harish, Sivasankaran;Orejon, Daniel;Kohno, Masamichi
• 通讯作者: Kohno, Masamichi

ナノカーボン添加による脂肪酸相変化材料の熱伝導率の向上

添加纳米碳提高脂肪酸相变材料的导热系数

• 发表时间: 2015
• 作者: S.Harish;D. Orejon;Y. Takata;M. Kohno;Orejon Daniel，Sivasankaran Harish，高田 保之，河野 正道
• 通讯作者: Orejon Daniel，Sivasankaran Harish，高田 保之，河野 正道

Thermal conductivity enhancement of phase change nanocomposite in solid and liquid state with single-walled carbon nanohorn inclusions

单壁碳纳米角夹杂物增强固态和液态相变纳米复合材料的导热性

• 发表时间: 2015
• 作者: S.Harish;D. Orejon;Y.Takata;M.Kohno
• 通讯作者: M.Kohno