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2010 年度 実績報告書

ガス化合物添加による貫通孔型ポーラス金属の製法開発と電子・医療機器材料への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21656174
研究機関大阪大学

研究代表者

中嶋 英雄  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30134042)

研究分担者 多根 正和  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80379099)
井手 拓哉  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40507183)
キーワードガス化合物 / 水素化物 / ポーラス金属 / 一方向凝固 / 気孔率 / アルミニウム / 銅
研究概要

従来のロータス型ポーラス金属は高圧水素ガスを用いた雰囲気中で金属を溶解・凝固させることによって作製されてきた。高圧ガス容器は高価であり取り扱いが面倒であり、水素は暴爆性ガスとして取り扱いにはリスクが伴う。この問題を克服するために、高圧ガスの代わりに水素化物などの粉末を溶融金属の添加し一方向凝固を行わせることによって良質なポーラス金属の作製を試みてきた。ガス化合物の溶融金属中での熱分解を利用してガス原子を解離させて、連続鋳造法を用いて長尺のロータス型ポーラス銅およびアルミニウムの作製に成功した。量産化製造を目指した、簡単で安全で低コスト化のロータス型ポーラス金属の製法確立は世界で初めてのものである。
1.ロータス型ポーラス銅の作製
0.1MPaのアルゴン雰囲気中で銅を溶解し移動速度を84mm/minにセットしてチタン水素化物粉末を一定時間間隔で添加することによって、長さ200mm以上の、気孔率32%のロータス型ポーラス銅を作製した。
2.ロータス型ポーラスアルミニウムの作製
0.01MPaの低圧のアルゴン雰囲気中でアルミニウムを溶解し7mm/minの低速の移動
速度でチタン水素化物粉末を一定時間間隔で添加することによって、長さ300mm以上の、気孔率が35%程度のロータス型ポーラスアルミニウムの作製に成功した。
3.ヒートシンクへの応用
ロータス型ポーラス銅を用いて空冷ヒートシンクの熱伝達率の測定を行ったところ従来の溝型ヒートシンクに比べて冷却能が13倍も向上していることが見出された。
空冷ヒートシンクにロータス型ポーラス金属が最適であることを実証することができた。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Fabrication, properties, and applications of porous metals with directional pores2010

    • 著者名/発表者名
      Hideo Nakajima
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy, Ser.B

      巻: 86 ページ: 884-899

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat Transfer capacity of Lotus-type Porous Copper Heat Sink for Air Cooling2010

    • 著者名/発表者名
      H.Chiba, T.Ogushi, H.Nakajima
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Science and Technology

      巻: 5 ページ: 222-231

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabriicatino of Porous Metals with Directional Pores through Unidirectional Solidification of Gas-Dissolev Melt2010

    • 著者名/発表者名
      Hideo Nakajima
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 654-656 ページ: 1452-1455

    • 査読あり
  • [学会発表] Application of Lotus-type PPorous Metals to Heat Sink for Air Cooling2010

    • 著者名/発表者名
      中嶋英雄
    • 学会等名
      International Conference on Cellular Materials
    • 発表場所
      Dresden(Germany)
    • 年月日
      2010-10-27
  • [備考]

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/mmp/

  • [産業財産権] 異形断面材及びその製造方法2011

    • 発明者名
      宇都宮裕、鶴岡裕之、鈴木進補、中嶋英雄
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権番号
      特許、特願2011-62677
    • 出願年月日
      2011-03-22

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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