集積回路の温度安定性向上のための高熱伝導フレキシブル蓄熱フィルム開発

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14905
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 馬場 将亮 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (10826176)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 蓄熱材料 / 固―固相転移材料 / 熱界面材料

研究実績の概要

本研究の目的は，固―固相転移蓄熱材料，高熱伝導率フィラー，配向技術を組み合わせた「高熱伝導フレキシブル蓄熱フィルム」の開発および他の材料と比較した優位性の明確化である．この目標を達成するために申請者は①固―固相転移蓄熱材料の利用，②熱伝導性フィラーの分散，③配向制御という3つのアイディアを統合したフィルムを製作する．初年度の研究では，研究項目A. 蓄熱材料およびフィルムの合成および熱物性の測定，研究項目B. デバイス化に向けた解析を行った．
研究項目Aでは，二酸化バナジウムと樹脂を組み合わせたフィルムの合成に成功した．また，熱伝導率を測定するために温度傾斜法を用いた熱伝導率測定装置を自作した．この結果は，本研究の目的達成に直接貢献する成果である．
研究項目Bでは，潜熱を考慮した熱解析モデルを構築した．熱解析モデルの精度は，解析結果と実験結果を比較することで検証された．熱解析モデルはよく実験結果を再現しており，精度が高い．この熱解析モデルを用いて，熱伝導率および潜熱が高熱伝導フレキシブル蓄熱フィルムの性能に与える影響を定量的に評価した．この結果から瞬間的な発熱を平準化するために高熱伝導フレキシブル蓄熱フィルムが持つべき性能(熱伝導率，潜熱量)が明らかとなった．
以上の成果をもとに2年目は高熱伝導フレキシブル蓄熱フィルムの最適化を図る．具体的には，研究項目Bの成果を基に望みの性能を達成するフィルムを研究項目Aで作製する．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度はおおむね順調に進んでいる．研究項目A,Bの成果から当初の目標を達成可能であることが理論的に明らかとなっており，2年目に材料設計の最適化を行うことで確実に目標を達成できる．
当初の予定から変更された点として下記が挙げられる．当初の予定ではフィルム中に配向したフィラーを分散させる予定であった．しかし，研究項目Bの成果から，フィラーを分散させるまでも無く，目標の性能を達成可能であることが明らかとなった．そこで，フィラーの分散よりも前述の研究項目A,Bを優先して進めている．

今後の研究の推進方策

2年目は高熱伝導フレキシブル蓄熱フィルムの最適化を図る．具体的には，研究項目Bの成果を基に望みの性能を達成するフィルムを研究項目Aで作製する．また，初年度に得た成果をまとめ論文や学会で発表する．

研究成果

• [学会発表] 固体蓄熱材料VO2の相転移温度における伝熱特性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩渕将也，佐々木拓斗，馬場将亮，山田昇，武田雅敏
  • 学会等名: 第40回日本熱物性シンポジウム
• [学会発表] 金属―絶縁体相転移材料VO2 の温度平準化性能予測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓斗，大滝大樹，岩渕将也，馬場将亮，山田昇，武田雅敏
  • 学会等名: 日本金属学会北陸信越支部・日本鉄鋼協会北陸信越支部 令和元年度総会・連合講演会