成果報告書詳細
管理番号20130000001048
タイトル平成23年度-平成24年度成果報告書 革新的ナノカーボン材料先導研究開発 グラファイト グラフェンパウダーを活用した機能性ゴム素材の研究開発
公開日2014/1/24
報告書年度2011 - 2012
委託先名パナソニック株式会社  国立大学法人大阪大学
プロジェクト番号P11019
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約ゴムは、弾性を用いて振動吸収材として使用されている。また、電子機器の放熱材として、熱伝導率が高い銅やアルミニウム等の金属が用いられ、電磁波シールドには、電気伝導率の高い金属が用いられている。自動車関連、モバイル機器、医療機器等の基板では、振動や発熱による信頼性の低下が課題となっており、かつ、電磁波が他の部品や外部への影響することが懸念されている。振動吸収にはゴムを、熱拡散や電磁波シールドには金属をそれぞれ使用している。ゴムに熱伝導性と電磁波シールド性を持たすことができれば、振動対策と熱対策、電磁波シールドを1つの部品で対応することが可能になり、部品点数の削減、軽量化、設計自由度の拡大と色々な利点が出てくる。
ゴムの熱伝導率は本来、0.3 W/m°K程度で「断熱材」である。そこで、熱伝導率の高く、高周波での電磁波シールド性に優れるグラファイトパウダーをゴムに添加混練することで、ゴムの弾性を残したまま、高い熱伝導性と電磁波シールド性を付与することを目指した。
グラファイトは、面方向の熱伝導率は1500 W/m°K程度、垂直方向の熱伝導率は 15 W/m°K程度と、面方向は物質中でトップクラスの熱伝導性を有している。また、10GHzを越える周波数帯域の電磁波シールド性を有している。そこで、この非常に高い異方性を有するグラファイトを、効率的にゴムへ添加混練する技術を開発することが、本開発の越えなければならない課題であった。
大阪大学とパナソニック(株)による1年間の研究開発の結果、弾性と熱伝導性と電磁波シールド性を併せ持つ機能性ゴムの開発に成功したので、ここにまとめる。
英文要約“Rubber” is most commonly leveraged as “vibration absorption material”, owing to its elastic character but it is primarily “heat insulation material” with its lower heat conductivity as only 0.3 W/mK. Meanwhile, “Graphite” is secondary highest heat conductivity material in the earth due to 1500 W/mK in-plane direction and more it also has strong electromagnetic shielding character over 10 GHz frequency.
In material developing work by adding and mixing such graphite powder into rubber if it would realize rubber can equip and add both new characters like higher heart conductivity and electromagnetic shielding onto the original vibration absorption character, rubber will become almighty material as all-in-one solution against vibration, heat, and electromagnetic problems, allowing reduction of parts, weight saving, expansion of designing freedom.
In this development work, it was the tough issue to find new technology how to mix this anisotropic graphite into rubber effectively.
This is the report of the developing work of creating new rubber equipping characters of elasticity, high heat conductivity and electromagnetic shielding, as the result of one year co-work between Osaka University and Panasonic Corporation.
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