電気絶縁性と金属並みの熱伝導率を兼ね備えたゴムシートを開発：研究開発の最前線

東京大学は、電気絶縁性と金属並みの熱伝導率を兼ね備えたゴムシートを開発した。パルス交流電界を用いて、窒化ホウ素フィラーを厚み方向に配向すること成功した。

[MONOist]

　東京大学は2024年5月15日、電気絶縁性と金属並みの熱伝導率を兼ね備えたゴムシートを開発したと発表した。環動高分子ポリロタキサンを母材に、高熱伝導性の窒化ホウ素（BN）フィラーを水中プラズマにより複合化した。産業技術総合研究所との共同研究による成果だ。

開発品の概要［クリックで拡大］ 出所：東京大学

　平板状の単結晶構造であるBNフィラーは、板面と平行の向きに高い熱伝導性を有する。しかし従来の技術では、電界強度の不足や溶液のゲル化により、高分子溶液中のフィラーの向きをそろえることが困難だった。

　研究チームは、パルス交流電界を用いて電極配置を改良し、電界強度を従来の50倍に向上させた。電界印加の時間を短縮し、高分子のゲル化を抑制することで、平板状フィラーを厚み方向に配向すること成功した。

ゴム複合材料中のBNフィラーの電界配向と構造評価結果［クリックで拡大］ 出所：東京大学

　作製したBNフィラー複合ゴムシートにおける厚み方向の熱伝導率は、金属並みの11W／mKを示し、柔軟性を表すヤング率はゴムレベルの58MPa（メガパスカル）。体積電気抵抗率は1.9×10¹¹Ωcmで、高い電気絶縁性を有することが判明した。

ヤング率と熱伝導率の関係［クリックで拡大］ 出所：東京大学

　今後、熱伝導性と柔軟性の向上を目指し、フィラーの電界配向条件や複合化条件の最適化を図る。電子デバイスの昇温と誤動作を防ぐ放熱シートへの応用が期待される。

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