2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K05938
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
村上 義信 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10342495)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ポリメタクリル酸メチル / 窒化ホウ素 / コンポジット絶縁材料 / 絶縁破壊の強さ / 熱伝導率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低コスト化による薄板化などの要求からセラミックスに変わる放熱特性と絶縁特性の両方の特性を兼ね備えた新たなる材料の開発が急務となっている。。当該研究では製法が簡単、スケールアップも用意、熱可塑性高分子においてもコンポジット材料の作製ができるなどの特徴をもつ静電吸着法を用いて放熱コンポジット絶縁板を作製した。絶縁破壊の強さ、熱伝導率などの物性、ならびにそれらの相互関係等も明らかにし、最も要求性能が高い自動車用パワーモジュールにも適用可能な放熱コンポジット絶縁板を静電吸着法を用いて創製することが当該研究の目的である。
各種条件下においてポリメタクリル酸メチル（PMMA）/窒化ホウ素（BN）コンポジット絶縁材料を静電吸着法にて作製し、絶縁破壊の強さ（Fb）および熱伝導率を評価した。PMMA粒径を増加させた場合、Fbは一旦増加するが、その後のPMMA粒径増加に伴いFbは低下した。Fbの増加をもたらすフィラー間距離の増加の影響とFbの低下をもたらすPMMA/PMMA界面数の減少の影響のバランスによりFbが決定されているためと考えられた。一方、はPMMA粒径の増加に伴い概ね単調増加する傾向を見せた。PMMA粒径が大きくなり高熱伝導率をもたらすフィラーの長手方向が熱伝導率測定方法に配向し易くなったためと考えられた。
静電吸着法を用いて板状BN粒子の配向を制御する方法を考案した。板状BNの長手方向が電界方向、熱伝導率測定方向に対して平行な試料のFbは垂直な試料のそれに比べ低下した。電気的弱点と考えられるPMMA/BN界面が電界(厚さ)方向に平行になり、破壊経路の長さが短くなったためと考えられた。一方、BN平行試料の熱伝導率はBN垂直試料のそれに比べ飛躍的に増加した。熱伝導率の高いBNの長手方向が熱伝導率測定方向に配向したためと考えらた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では平成27年度は材料の作製の条件だしを行う予定であったが、比較的スムーズに材料作製ができたため、前倒しで放熱性PMMA/BNコンポジット絶縁材料の電気的特性、熱的特性を評価した。その結果、当該研究の最終目標である電気的強度100 kV/mm、熱伝導率10 W/mKの特性をもつ放熱性コンポジット絶縁材料の作製手順が明らかとなった。これらの成果は査読付き論文1件、国際会議発表1件、学会発表2件、特許出願1件にまとめられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記したように最終目標である電気的強度100 kV/mm、熱伝導率10 W/mKの特性をもつ放熱性コンポジット絶縁材料の作製手順は確立されたので、機械的強度などの他の物性を評価するとともに、さらなる電気的特性、熱的特性の向上を目指して放熱性コンポジット絶縁材料の開発を実施する。
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| Causes of Carryover |
購入予定であった高電圧電源および遠心分離機等は現有のものでも対応できることが判明し、また熱伝導率測定は外注ではなく学内で評価できるようになったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
更なる高性能な放熱性コンポジット絶縁材料の開発に向けて、必要かつ適切な機器、備品の購入を行う予定である。
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