成果報告書詳細
管理番号20120000001066
タイトル平成20年度~平成23年度成果報告書 超ハイブリッド材料技術開発(ナノレベル構造制御による相反機能材料技術開発)(4)
公開日2012/9/21
報告書年度2008 - 2011
委託先名財団法人化学研究評価機構 国立大学法人東北大学 国立大学法人東京工業大学 国立大学法人長岡技術科学大学 国立大学法人九州大学
プロジェクト番号P08022
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約件名:平成20年度?平成23年度成果報告書 ナノテク・部材イノベーションプログラム 「超ハイブリッド材料技術開発(ナノレベル構造制御による相反機能材料技術開発)」
無機材料粒子を有機材料中に混合するだけでは達成できない機能を、新たな表面改質・分散・配向技術により、有機材料と無機材料の相反する優れた特質を兼ね備えた新たな光学・電気電子材料の開発およびプロセスの開発を行った。
研究開発の成果概要は以下の通りである。
(1)電気・電子材料開発(パワーデバイス周辺材料・ICパッケージ材料)
 本研究では、無機ナノ粒子の表面を高度に制御することで、マトリックスとの界面での効率的な熱伝達を実現した。また、マトリックスとの親和性を高めることで、粘度を大幅に低減させ、それにより、無機ナノ粒子の充填率を大幅に向上させた。これによって、加工性を保ちつつ、世界最高レベルの熱伝導率40W/mK(従来比10倍)、絶縁耐圧50kV/mm、耐熱400℃を有する絶縁放熱材料の開発に成功した。
(2)光学材料開発(高・低屈折率光学材料)
 本研究では、無機ナノ粒子と高分子の界面における親和性を分子レベルで制御する技術を開発し、この相反機能を両立させることに成功した。この技術に基づき、無機ナノ粒子を高濃度かつ透明分散させた反射防止フィルム用材料(高屈折率:≧1.7、低屈折率:≦1.4)や、バルク材用途の表面修飾ナノ粒子など、多岐にわたる光学材料を開発した。
(3)プロセス基盤技術開発
 本研究では、超臨界水熱処理プロセスにより無機 フィラー表面に有機修飾剤を結合させる年産量10tの連続式処理装置の開発に成功した。そのために必要な、高濃度の粒子スラリーを連続的に高圧供給・回収する独自のシステムも開発した。
英文要約Title : Super-hybrid material technology development(FY2008-FY2011)Final Report
We have developed optical and electrical super-hybrid nanomaterials that combine the best and often opposing features of organic and inorganic materials. We have also developed the process technologies of the super-hybrid nanomaterials that cannot be realized by simply mixing inorganic materials in organic materials. By using renewed technologies including surface modification, dispersion, and organization of inorganic materials, we have successfully realized aforementioned super-hybrid nanomaterials.
The abstract of research and development is shown below.
(1) Electrical/electronic materials (for power device and IC package materials)
In this project, we realized effective heat transfer between organic matrix and inorganic filler by optimized surface modification of the inorganic filler. The increased affinity between organic matrix and inorganic filler also reduced the viscosity of the produced hybrid materials, which contributed to the improved filling ration of inorganic fillers. These development resulted in the insulating and thermal conducting material with thermal conductivity of 40 W/(mK) (this value is 10 times larger than the best known materials), insulating electric field of 50 kV/mm, and heat resistance of 400°C, while maintaining the workability.
(2) Optical materials (high and low refractive index materials)
In this project, we developed a technology that controls the affinity between inorganic nanoparticles and polymer matrix at a molecular scale. This technology realized hybrid materials that can hold increased amount of inorganic nanoparticles to realize high refractive index while maintaining the transparency. These hybrid materials are used as various optical materials including anti-reflecting films (high refractive index of ≧1.7 and low refractive index of ≦1.4) and surface-modified nanoparticles ofr bulk-materials.
(3) Supercritical process technology
In this project, we established continuous flow-type reactor that can produce 10 ton / year of organic-molecule hybridized inorganic nanoparticles using supercritical hydrothermal process. In order to realize this process, we have developed a unique system that continuously supplies and collects high-density slurries under high pressure.
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