| 研究課題/領域番号 |
19K15292
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
岡田 健司 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30750301)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 熱伝導 / 有機-無機ハイブリッド / 配向 / 独立膜 / Metal Organic Framework / 熱拡散 / 異方的 / 有機-無機金属構造 / Metal-organic framework / 異方的熱輸送 / 自立膜 / 熱拡散率 / エピタキシャル / 有機-無機金属構造体 / 指向性熱輸送 / MOF / 配向薄膜 / 指向性 / サーマルマネージメント |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、提案者らが開発した有機-無機金属構造体(Metal-organic framework: MOF)の配向薄膜を用いることで、「指向性熱輸送」、「特定の波長の熱を輸送」、「熱輸送方向のスイッチング」などの自在な熱輸送 (サーマルマネージメント)を実現する。MOFの方向性のある細孔、結晶性の骨格による「指向性の熱輸送」を目指す。さらに、細孔の大きさや形だけではなく、分子・格子構造、MOF自体の機能性も広く制御できるMOFの特徴を利用することで「各波長に分解した指向性熱輸送」や「熱輸送方向のスイッチング」を試みる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では結晶性かつ多孔性の金属有機構造体(MOF)が大面積で配向した独立膜の合成手法を確立した。この配向独立膜ではMOFのミクロ細孔、あるいは、有機部位、無機部位が規則的に配列した骨格も周期性を保ち、方位を揃えたまま熱拡散率の測定に十分なサイズにおいて配向している。構造の異なる2種類のMOFの配向独立膜を作製し、面内方向の熱拡散率の角度依存性を評価した。その結果、1次元細孔を有するMOFの配向自立膜では1次元細孔に平行な方位に約1.46倍高い熱拡散率を示すことがわかった。今後、MOFの格子/骨格構造や導入物質を変化することで熱輸送特性を制御した材料の合成が期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、スマートフォン、コンピュータの電子機器においてチップの集積化に伴う発熱密度の上昇が大きな問題となっており、断熱、スイッチング、異方性、熱フィルターなど新しい熱制御技術の開発のためには新材料の合成は必須となる。本研究では、分子・ナノスケールの構造を自在に設計できる金属有機構造体(MOF)を新規熱輸送媒体として研究を行った。欧米、中国を中心にMOFを用いて異方的な熱輸送が可能であるといった理論研究はあったが、実現はされていなかった。今回の研究でMOFの配向独立膜の合成に成功した結果、初めてMOFを用いた異方的熱輸送を実現した。MOFの構造多様性から今後の進展が期待できる。
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