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高熱伝導性コンポジット材料 (普及版)

  • Advanced Composites Having High Thermal Conductivtities(Popular Edition)
2011年刊「高熱伝導性コンポジット材料」の普及版!!放熱性・熱伝導性に優れた樹脂の研究開発について、熱伝導理論・計測技術と素材自身の高熱伝導化、コンポジット材料の高熱伝導化技術と応用事例を解説!!

商品コード: B1187

  • 監修: 竹澤由高
  • 発行日: 2016年12月8日
  • 価格(税込): 5,832 円
  • 体裁: B5判、271ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-1129-6

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  • 高分子の熱物性 / 熱伝導率・熱拡散率測定法 / 高熱伝導化技術 / 強磁場による高分子の異方配向制御 /フィラーの高熱伝導化技術

刊行にあたって

 環境に優しい製品であっても機器内部から発生する「熱」は性能が向上すればする程大きくなり,「放熱」というキーワードが極めて重要になっている。このような世の中の状況に対応して,放熱材料に関する講演会や雑誌などでの特集がいろいろなところで目に付くようになった。一般的な放熱対策技術としては,冷却ファンや空冷ヒートシンク等の外付け冷却器の使いこなし技術から始まり,実装構造内部に踏み込んでの特集となると,冷却器と発熱体との間に使用する高熱伝導シートとしてカーボンや金属フィラーを含んだコンポジット材料,セラミックス系フィラーを用いたコンポジット材料等の応用製品が開発メーカーからオムニバス的に紹介された構成が多い。
 しかし,熱対策に頭を痛めている材料開発者,部品設計者にはブラックボックスとなっているコンポジット素材の熱伝導現象,カタログ値の熱伝導率と必ずしも合わない実際のモノの熱伝導率の測定法に関して疑問をもっている方も少なくないのではないだろうか?さらに,コンポジット材料の絶縁,非絶縁の区分,熱硬化,熱可塑の区分もユーザー側にとっては重要な選定項目であるが,不明確でわかりにくいのが現状と思われる。本書はそういった疑問に答えると共に,最新の開発技術を構成区分別に応用事例としてコンパクトにまとめることを目的に企画したものである。

<普及版の刊行にあたって>

 本書は2011年に『高熱伝導性コンポジット材料』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。

2016年12月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

伊藤雄三   工学院大学 
橋本壽正   東京工業大学 
森川淳子   東京工業大学 
遠藤 聡   アルバック理工(株) 
笈川直美   アルバック理工(株) 
池内賢朗   アルバック理工(株) 
上利泰幸   (地独)大阪市立工業研究所 
竹澤由高   日立化成工業(株) 
原田美由紀  関西大学
木村亨   ポリマテック(株) 
依藤大輔   東京工業大学(現:ポリプラスチックス(株))
安藤慎治   東京工業大学 
加藤孝   チッソ(株) 
渡利広司   (独)産業技術総合研究所 
佐藤公泰   (独)産業技術総合研究所 
真田和昭   富山県立大学 
北條房郎   (株)日立製作所 
小堺規行   住友大阪セメント(株) 
片木秀行   日立化成工業(株) 
宮田建治   電気化学工業(株) 
阿尻雅文   東北大学 
北川和哉   住友ベークライト(株) 
島﨑譲   (株)日立製作所材料研究所 
矢野浩之   京都大学 
山縣利貴   電気化学工業(株) 
岡本敏    住友化学(株) 
位地正年   日本電気(株) 
井上雅博   大阪大学 
守田俊章   (株)日立製作所 
吉武正義   福田金属箔粉工業(株) 
山本礼   日立化成工業(株)
西川泰司   (株)カネカ 
富村寿夫   熊本大学 
奥山正明   山形大学 

執筆者の所属表記は、2011年当時のものを使用しております。

目次

【第1編 熱伝導理論と測定技術の基礎】
第1章 固体物理から考える高分子の熱伝導現象の基礎
1 緒言
2 熱伝導の基礎
2.1 熱伝導率の定義(Fourierの法則)と熱拡散方程式
2.1.1 熱伝導率の定義(Fourierの法則)
2.1.2 熱拡散方程式
2.2 熱伝導率と物質定数との関係(Debyeの式)
2.3 電子による熱伝導とフォノンによる熱伝導
2.3.1 電子による熱伝導
2.3.2 ヴィーデマン―フランツの法則(Wiedemann-Franz law)
2.3.3 様々な物質の熱伝導率
2.4 熱伝導率を決める因子,定圧体積比熱,フォノンの速度,平均自由行程
2.5 平均自由行程を決める因子,静的散乱と動的散乱
2.5.1 フォノンの静的散乱
2.5.2 フォノンの動的散乱
2.6 Boltzmannの輸送方程式によるフォノンフォノン散乱を考慮した熱伝導率の定量的解析
3 高分子の熱伝導
3.1 高分子の熱伝導の特徴
3.2 高分子の高次構造と熱伝導率
3.2.1 結晶性と熱伝導率
3.2.2 分子配向と熱伝導率
4 高熱伝導高分子
4.1 高分子の高熱伝導化のメカニズム
4.1.1 絶縁性と高熱伝導の両立
4.1.2 高分子の熱伝導率の理論限界―ポリエチレン結晶の熱伝導率の理論解析―

第2章 高分子の熱物性と熱伝導率・熱拡散率測定法
1 はじめに
2 フーリエ法則から物性値へ
3 測定法の概観
3.1 定常法
3.2 細線法・熱線法・ホットディスク法
3.3 フラッシュ法・レーザーフラッシュ法
3.4 温度波熱分析法
3.5 赤外線カメラを用いた熱拡散率測定
4 まとめ

第3章 熱伝導率測定装置の進歩
1 熱伝導率・熱拡散率評価法の概要
2 フラッシュ法とその応用展開
2.1 フラッシュ法(厚さ方向の熱拡散率評価)
2.2 応用展開(面内方向の熱拡散率評価)
3 光交流法による薄板の面内熱拡散率評価
4 まとめ

第4章 複合系高分子材料の熱伝導率向上技術
1 高熱伝導性高分子材料への期待
2 高分子材料の複合化による熱伝導率に及ぼす影響
2.1 粒子分散複合材料の有効熱伝導率に与える影響と予測式
2.2 熱伝導率に与える影響
2.2.1 粒子径や粒子の形状
2.2.2 充填量
2.2.3 粒子の分散状態
2.2.4 分散粒子の配向
2.2.5 分散粒子と連続媒体の界面抵抗
2.2.6 充填材間の抵抗
2.3 熱伝導率の異なる多種類の充填材を複合化したときの熱伝導率
3 応用分野と将来性

【素材自身の高熱伝導化技術】
第5章 樹脂の高熱伝導化技術
1 絶縁エポキシ樹脂のランダム自己配列型高次構造制御による高熱伝導化
1.1 はじめに
1.2 樹脂自身の高熱伝導化の必要性と高熱伝導樹脂の材料設計の考え方
1.2.1 樹脂自身の高熱伝導化の必要性
1.2.2 高熱伝導樹脂の材料設計の考え方
1.3 高次構造を制御した高熱伝導エポキシ樹脂の開発
1.4 おわりに
2 エポキシ樹脂の異方配向制御による高熱伝導化
2.1 はじめに
2.2 構造制御に用いられるメソゲン基と液晶性エポキシ樹脂の特徴
2.3 磁場・電場配向による異方性ネットワークポリマーの特性
2.4 化学的安定性に優れたターフェニル型エポキシ樹脂の開発
2.5 おわりに
3 強磁場による高分子の異方配向制御と高熱伝導化
3.1 はじめに
3.2 詳細内容
3.2.1 磁場配向のメカニズムと熱伝導性複合材
3.2.2 熱液晶性高分子の磁場配向
3.2.3 高分子溶液系の磁場配向
3.3 おわりに
4 ポリイミド系樹脂の高熱伝導化材料設計技術
4.1 はじめに
4.2 ポリイミドの高熱伝導化
4.2.1 ポリイミドの分子構造・高次構造と熱拡散率の関係
4.2.2 膜厚方向熱拡散率の予測理論の構築
4.3 ポリイミド/無機ナノ粒子ハイブリッド膜の高熱伝導化
4.3.1 In situ析出法による可溶性ポリイミド/MgOナノ粒子ハイブリッド膜の創製と特性解析
4.3.2 ポリイミドブレンド/Agナノ粒子ハイブリッド膜の高熱伝導化
4.3.3 ポリイミドブレンド/ZnOナノ構造体ハイブリッド膜の高熱伝導化
4.4 おわりに
5 重合性液晶材料(PLC)を利用した分子配向制御による高熱伝導化
5.1 はじめに
5.2 分子配向制御と熱伝導の関係
5.2.1 ホモジニアス配向における分子配向と熱伝導の関係
5.2.2 ツイスト配向における分子配向と熱伝導の関係
5.3 ネットワーク構造と熱伝導の関係
5.3.1 分子短軸方向に重合性基をもつ単官能PLCを利用した熱伝導性
5.3.2 分子長軸方向に重合性基をもつ単官能PLCを利用した熱伝導性
5.3.3 ネットワーク構造と熱伝導の関係
5.4 まとめ

第6章 フィラーの高熱伝導化技術
1 窒化ホウ素フィラーの評価とその応用―高熱伝導率フィラー/樹脂複合材の開発
1.1 はじめに
1.2 BNの特徴
1.3 BNフィラーの製造方法
1.4 BNフィラーの状況
1.5 BNフィラー/樹脂複合材の研究例
1.6 フィラー/樹脂複合材のためのBNフィラーの評価
1.6.1 フィラーの熱伝導性
1.6.2 成形性
1.6.3 分散性
1.6.4 樹脂との接着性及び結合性
1.7 まとめと今後の展開
2 カーボンナノチューブの分散・ネットワーク構造形成技術とポリマーの高熱伝導化
2.1 はじめに
2.2 カーボンナノチューブの特徴
2.2.1 構造・形態
2.2.2 物性
2.2.3 合成方法
2.2.4 安全性
2.3 カーボンナノチューブの分散方法
2.4 カーボンナノチューブの表面処理方法
2.5 カーボンナノチューブによるポリマーの高熱伝導化技術
2.5.1 熱伝導率予測式
2.5.2 ネットワーク構造形成技術
2.5.3 ナノ・ミクロ複合フィラーを用いた高熱伝導性コンポジットの開発
2.6 おわりに
3 分岐アルミナファイバー,ナノポーラスアルミナを用いたポリマーコンポジット
3.1 はじめに
3.2 分岐構造を形成させたアルミナファイバーの形成
3.3 ポーラスα-アルミナを用いたコンポジット材料の形成
3.4 おわりに

【第3編 コンポジット材料の高熱伝導化技術とその応用例】
第7章 熱硬化型の絶縁系コンポジット材料
1 封止・接着用高熱伝導・電気絶縁性液状エポキシ材料
1.1 はじめに
1.2 設計思想
1.2.1 フィラーの選定
1.2.2 バインダの選定
1.2.3 フィラーの混合分散
1.3 成形条件と成形粘度
1.4 特性値
1.5 接着強さ
1.6 温度別可使時間
1.7 長期信頼性
1.8 おわりに
2 絶縁性と熱伝導性を両立した接着シート
2.1 はじめに
2.2 高熱伝導絶縁接着シートの開発
2.2.1 開発のコンセプト
2.2.2 高熱伝導エポキシ樹脂、それを用いた高熱伝導絶縁接着シートの開発
2.3 おわりに
3 高度な粒子配向制御と高充填化技術を用いた超高熱伝導BNコンポジットシート
3.1 はじめに
3.2 複合材料の高熱伝導化手法について
3.2.1 Bruggemanモデル
3.2.2 粒子配向モデル
3.3 高熱伝導複合材料の創成と検証
3.4 ハイブリッド材料による新デバイス
4 熱放散性成形材料
4.1 はじめに
4.2 熱放散性成形材料の設計
4.3 熱放散性成形材料スミコン(R)Tシリーズ
4.3.1 熱硬化性熱放散性成形材料スミコン(R)PM-T
4.3.2 熱可塑性熱放散性成形材料スミコン(R)FM-T
4.3.3 その他の熱放散性成形材料―半導体封止用成形材料スミコン(R)EME-Aシリーズ
4.3.4 その他の熱放散性成形材料―高熱放散回路基板ALCおよびCEM-3
4.4 成形品への展開
4.4.1 トランスボビン
4.4.2 LEDダウンライト
4.5 おわりに
5 セルロースナノファイバーを用いた透明高熱伝導フィルム
5.1 はじめに
5.2 セルロースナノファイバー(CeNF)
5.3 透明高熱伝導フィルム
5.4 透明高熱伝導フィルムの熱伝導特性
5.5 開発課題,各研究機関の取り組み
5.5.1 CeNFの量産方法
5.5.2 特性改善
5.6 おわりに

第8章 熱可塑性およびその他の絶縁系コンポジット材料
1 フェーズチェンジタイプ放熱スペーサー
1.1 はじめに
1.2 放熱材料
1.3 放熱材料の熱伝導性と材料設計ポイント
1.4 熱伝導性測定装置
1.5 フェーズチェンジタイプ放熱スペーサーの特徴
1.6 二層品フェーズチェンジタイプ放熱スペーサーの特徴
1.7 フェーズチェンジタイプ放熱スペーサー開発品「PCA-E5」
1.8 二層品フェーズチェンジタイプ放熱スペーサー「PCA-Y12」 
1.9 おわりに
2 液晶ポリマーの熱伝導性と応用
2.1 はじめに
2.2 熱伝達材マトリックスとしての液晶ポリマーのポテンシャル
2.3 LCP/フィラーコンポジットの高熱伝導化の可能性
2.4 実用面で熱伝達材マトリックスとして有益な液晶ポリマーの開発
2.4.1 可溶性LCP
2.4.2 新規樹脂グレード(RB100)
2.4.3 新規コンパウンド高熱伝導グレード
2.4 むすびに
3 高熱伝導性バイオプラスチックの開発
3.1 はじめに
3.2 ポリ乳酸中での炭素繊維の架橋化による高熱伝導化
3.3 新規ポリ乳酸複合材の熱伝導性への炭素繊維のサイズの影響
3.4 機械的特性の改善効果
3.5 実用化技術の開発
3.6 まとめと今後の展開

第9章 熱硬化型の非絶縁系コンポジット材料
1 導電性接着剤の熱伝導特性
1.1 はじめに
1.2 導電性接着剤の熱伝導率解析の理論的背景
1.2.1 複合材料の熱伝導特性の解析理論
1.2.2 導電性接着剤の熱伝導特性に対する考察
1.3 導電性接着剤の熱伝導率の解析例
1.3.1 エポキシ/Cu系接着剤の熱伝導率解析
1.3.2 エポキシ/Ag系接着剤の熱伝導率解析
1.4 高熱伝導性の導電性接着剤の開発指針
1.5 おわりに
2 酸化銀マイクロ粒子を用いた高熱伝導接合材料
2.1 はじめに
2.2 酸化銀の還元温度
2.3 酸化銀粒子の還元,及び焼結挙動
2.4 接合強度評価
2.5 放熱性評価
2.6 まとめ
3 金属系(銀/銅)フィラーによる高熱伝導化技術
3.1 はじめに
3.2 金属系フィラーの種類
3.2.1 金属粉
3.2.2 金属箔片
3.2.3 金属繊維
3.3 高熱伝導性フィラー
3.3.1 銀フィラー
3.3.2 銅フィラー
3.4 金属フィラー分散複合材料の熱伝導性
3.5 おわりに

第10章 熱可塑型およびその他の非絶縁系コンポジット材料
1 黒鉛粒子配向制御によるコンポジット材の高熱伝導化
1.1 はじめに
1.2 従来の熱伝導材の問題点
1.3 高熱伝導性と柔軟性の両立
1.4 熱伝導粒子の配向と熱伝導性の関係
1.5 絶縁性伝導材
1.6 おわりに
2 高熱伝導性グラファイトシートの特性と応用
2.1 はじめに
2.2 グラファイトの特徴
2.3 高熱伝導性グラファイトシート(GS)の作製と物性
2.4 グラファイト複合シート
2.5 高熱伝導性グラファイトシートの特性
2.5.1 グラファイトシートと他材料との比較
2.5.2 グラファイトシートのサイズの影響
2.6 グラファイトシートのアプリケーションへの応用例
2.6.1 液晶ディスプレイにおけるヒートスポット緩和効果
2.6.2 携帯電話におけるヒートスポット緩和効果
2.7 おわりに
3 カーボンナノファイバーを添加したシリコーングリース,ゴムの熱伝導特性
3.1 はじめに
3.2 熱伝導率の測定原理と方法
3.3 測定装置
3.4 カーボンナノファイバー,シリコーングリース,ゴム
3.5 カーボンナノファイバーを添加したシリコーングリースの熱伝導特性
3.6 カーボンナノファイバーを添加したゴムの熱伝導特性
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