CN110382657A - 蓄热粒子、恒温器件用组成物以及恒温器件 - Google Patents

蓄热粒子、恒温器件用组成物以及恒温器件 Download PDF

Info

Publication number
CN110382657A
CN110382657A CN201880015895.2A CN201880015895A CN110382657A CN 110382657 A CN110382657 A CN 110382657A CN 201880015895 A CN201880015895 A CN 201880015895A CN 110382657 A CN110382657 A CN 110382657A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
accumulation
particle
temperature
thermostat device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201880015895.2A
Other languages
English (en)
Inventor
田中洪
横山裕史
高田贡
寺浦亮
今坂三成
谷田登
山田俊彦
岩崎好洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN110382657A publication Critical patent/CN110382657A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0006—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black containing bismuth and vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/023—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material being enclosed in granular particles or dispersed in a porous, fibrous or cellular structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/32—Thermal properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2258—Oxides; Hydroxides of metals of tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明提供一种耐湿性高且热响应性高的蓄热粒子。设具备以钒氧化物为主成分的陶瓷粒子和覆盖陶瓷粒子的金属覆膜。金属覆膜的主成分例如设为Ni。金属覆膜的厚度例如设为5nm以上且5μm以下。对于钒氧化物，例如使用用式子V1‑xMxO2表示的一种或一种以上的钒氧化物。另外，M为W、Ta、Mo或Nb，X为0以上且0.05以下。

Description

蓄热粒子、恒温器件用组成物以及恒温器件
技术领域
本发明涉及蓄热粒子，更详细地，涉及利用了与固体-固体间的相变相伴的潜热的蓄热粒子。
此外，本发明涉及使用了本发明的蓄热粒子的恒温器件用组成物以及恒温器件。
背景技术
近年来，在住宅、汽车、基础设施等领域中要求节能化，其中，针对排热时的能量损耗等工业课题，蓄热材料的利用受到瞩目。在蓄热材料之中，特别是，利用了与固体-固体间的相变(晶体构造相变、磁相变等)相伴的潜热的蓄热材料作为具有导热率高且热响应性高、吸热温度与发热温度的温度幅度窄、相变温度稳定、能够重复利用这样的特征的材料，正在开展向各领域的应用研究。
另外，如果着眼于将周围的温度保持为恒定的功能，则蓄热材料能够表现为恒温材料。此外，冷却材料是临时吸收变得过剩的热而使温度下降的材料，能够称为恒温材料的一个形态。同样地，能够将蓄热器件表现为恒温器件。此外，冷却器件能够称为恒温器件的一个形态。
在专利文献1(日本特开2010-163510号公报)公开一种利用了与固体-固体间的相变相伴的潜热的蓄热材料。在专利文献1公开的蓄热材料例如利用了与钒氧化物的固体-固体间的相变相伴的潜热。具体地，若周围的温度上升而成为第一相变温度(吸热温度)以上，则该蓄热材料开始吸热而积蓄热。相反，若周围的温度下降而成为第二相变温度(发热温度)以下，则该蓄热材料开始发热而释放积蓄的热。
然而，对于在专利文献1公开的蓄热材料，存在如下的问题，即，若置于高湿度环境下，则蓄热性逐渐下降。即，因为钒氧化物具备水合性，所以由于水分进入到钒氧化物的晶体中，从而钒氧化物成为水合物，存在蓄热性下降这样的问题。
在专利文献2(日本特开2017-65984号公报)公开一种解决了该问题的蓄热材料。在专利文献2公开的蓄热材料通过金红石构造的氧化钛的覆膜覆盖了包含钒氧化物的陶瓷粒子的表面。即，在专利文献2公开的蓄热材料通过氧化钛的覆膜来抑制水分向陶瓷粒子的侵入，使得即使置于高湿度环境下，蓄热性也不会下降。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-163510号公报
专利文献2：日本特开2017-65984号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献2公开的蓄热材料虽然通过用氧化钛的覆膜覆盖包含钒氧化物的陶瓷粒子的表面而改善了高湿度环境下的蓄热性的下降，但是因为氧化钛的导热率低，所以存在热响应性会下降这样的问题。
具体地，即使周围的温度上升而成为第一相变温度(吸热温度)以上，在专利文献2公开的蓄热材料也不会立刻开始吸热，而是在经过给定的时间之后开始吸热，而且存在每单位时间的吸热量小，完成蓄热要花费时间这样的问题。此外，即使周围的温度下降而成为第二相变温度(发热温度)以下，在专利文献2公开的蓄热材料也不会立刻开始发热，而是在经过给定的时间之后开始发热，而且存在每单位时间的发热量小，完成散热需要花费时间这样的问题。
因此，在专利文献2公开的蓄热材料不能使用于要求高的热响应性的用途，存在用途被限定这样的问题。
用于解决课题的手段
本发明正是为了解决上述的以往的课题而完成的，作为其手段，本发明的蓄热粒子具备以钒氧化物为主成分的陶瓷粒子和覆盖陶瓷粒子的金属覆膜。
优选的是，金属覆膜的主成分为Ni。在该情况下，可通过以Ni为主成分的金属覆膜来抑制水分向陶瓷粒子的侵入，因此能够得到即使置于高湿度环境下蓄热性也不易下降的蓄热粒子。此外，以Ni为主成分的金属覆膜与氧化钛等相比导热率高，因此能够得到热响应性良好的蓄热粒子。
优选的是，金属覆膜的厚度为5nm以上且5μm以下。这是因为，若金属覆膜的厚度小于5nm，则耐湿性有可能变得不充分。此外，这是因为，若金属覆膜的厚度超过5μm，则有可能受到由与陶瓷粒子的热膨胀率系数差造成的应力的影响。
还优选的是，钒氧化物为用式子V1-xMxO2表示的一种或一种以上的钒氧化物，式中，M为W、Ta、Mo或Nb，X为0以上且0.05以下。在该情况下(M为0的情况除外)，能够使第一相变温度(吸热温度)以及第二相变温度(发热温度)的双方向低温侧偏移，能够制作在更低的温度下开始吸热(蓄热)的蓄热元件。
在上述的情况下，更优选的是，X为0以上且0.03以下。这是因为，虽然通过含有M，从而蓄热性有可能下降，但是如果X为0.03以下，则能够将其影响抑制得小。
通过使树脂含有上述的蓄热粒子，从而能够得到恒温器件用组成物。另外，所谓恒温器件，是指在周围的温度上升的情况下对热进行吸热而抑制温度的上升，在周围的温度下降的情况下释放热而抑制温度的下降，将周围的温度保持为恒定的器件。冷却器件能够称为恒温器件的一个形态。
在恒温器件用组成物中，优选的是，蓄热粒子的含量为2体积％以上且60体积％以下。这是因为，若蓄热粒子的含量小于2体积％，则不能确保充分的蓄热量(吸热量以及发热量)。此外，这是因为，若蓄热粒子的含量超过60体积％，则不能得到充分的树脂搅拌强度。
能够使用上述的恒温器件用组成物来制作恒温器件(包括冷却器件)。在该情况下，还优选的是，将恒温器件成型为片状。这是因为，在将恒温器件成型为片状的情况下，表面积变大，吸热、发热的效率提高。例如，通过将成型为片材的恒温器件直接粘着在电子设备内的电子部件，从而能够有效地抑制由电子部件的发热造成的温度上升。
发明效果
在本发明的蓄热粒子中，由于以钒氧化物为主成分的陶瓷粒子被金属覆膜覆盖，因此可抑制水分向以钒氧化物为主成分的陶瓷粒子的侵入，即使置于高湿度环境下，蓄热性也不易下降。此外，在本发明的蓄热粒子中，由于覆盖以钒氧化物为主成分的陶瓷粒子的金属覆膜具备高的导热率，因此具备良好的热响应性。
此外，本发明的恒温器件用组成物以及恒温器件使用了本发明的蓄热粒子，因此即使在高湿度环境下使用，蓄热性也不易下降。此外，本发明的恒温器件用组成物以及恒温器件使用了本发明的蓄热粒子，因此具备良好的热响应性。
附图说明
图1是示出实施方式涉及的蓄热粒子100的示意图(剖视图)。
图2是示出钒氧化物的相变点处的蓄热量的曲线图。
图3是示出耐湿性试验的结果的曲线图。
具体实施方式
以下，与附图一同对用于实施本发明的方式进行说明。另外，实施方式例示性地示出了本发明的实施方式，本发明并不限定于实施方式的内容。
(蓄热粒子)
在图1中示出实施方式涉及的蓄热粒子100的示意图。其中，图1示出了蓄热粒子100的剖面。
蓄热粒子100具备以钒氧化物为主成分的陶瓷粒子。
钒氧化物与晶体构造相变、磁相变等固体-固体间的相变相伴地进行吸热或发热。具体地，若周围的温度上升而成为第一相变温度(吸热温度)以上，则开始相变，且开始吸热。相反，若周围的温度下降而成为第二相变温度(发热温度)以下，则开始相变，且开始发热。含有钒的氧化物通过使用该特性，从而能够作为蓄热材料来利用。
在图2中示出钒氧化物的相变点处的蓄热量。其中，图2是作为钒氧化物而使用了V0.997W0.023O2的例子。蓄热量通过使用了示差扫描热量计的示差扫描热量测定进行测定。
如上所述，蓄热粒子100的陶瓷粒子以钒氧化物为主成分。在本申请文件中，所谓“主成分”，意味着其中包含60质量％以上的成分，特别是包含80质量％以上的成分，优选包含90质量％以上的成分，更优选包含95质量％以上的成分，进一步优选包含98质量％以上的成分，例如，意味着包含98.0～99.8质量％或实质上包含100％的成分。另外，蓄热粒子100的陶瓷粒子中包含的钒氧化物以外的成分的种类并没有关系。存在不可避免地混入的杂质、有意地添加的添加物的情况。
蓄热粒子100的陶瓷粒子根据钒氧化物的上述特性而具备蓄热功能。
作为陶瓷粒子的主成分的钒氧化物的代表例为氧化钒，典型地为二氧化钒(VO2)。
作为是陶瓷粒子的主成分的钒氧化物的优选的例子，能够列举包含V以及M(在此，M为从W、Ta、Mo以及Nb之中选择的至少一种)的钒氧化物。另外，将V和M的合计设为100摩尔份时的M的含有摩尔份优选为0摩尔份以上且5摩尔份以下。
之所以将M的含有摩尔份设为5摩尔份以下，是为了抑制蓄热性的下降。另外，为了将蓄热性的下降抑制得小，更优选的是，使M的含有摩尔份为3摩尔份以下。
此外，作为钒氧化物的另一个优选的例子，能够列举用式子V1-xMxO2(式中，M为W、Ta、Mo或Nb，X为0以上且0.05以下)表示的一种或一种以上的钒氧化物。
该钒氧化物是用从W、Ta、Mo或Nb之中选择的至少一种置换了VO2中含有的V的一部分的钒氧化物。通过该置换，该钒氧化物的第一相变温度(吸热温度)以及第二相变温度(发热温度)分别向比VO2的第一相变温度(吸热温度)、第二相变温度(发热温度)靠低温侧偏移。
此外，作为钒氧化物的另一个优选的例子，能够列举用式子V1-xWxO2(式中，X为0以上且0.01以下)表示的一种或一种以上的钒氧化物。
此外，作为钒氧化物的另一个优选的例子，能够列举如下的钒氧化物，即，该钒氧化物是包含A(在此，A为Li或Na)以及V的复合氧化物，将V设为100摩尔份时的A的含有摩尔份为50摩尔份以上且110摩尔份以下。该钒氧化物的第一相变温度(吸热温度)以及第二相变温度(发热温度)分别向比VO2的第一相变温度(吸热温度)、第二相变温度(发热温度)靠高温侧偏移。
之所以将A的含有摩尔份设为50摩尔份以上，是为了使其表现出使第一相变温度(吸热温度)以及第二相变温度(发热温度)向高温侧偏移的效果。此外，之所以将A的含有摩尔份设为110摩尔份以下，是为了抑制如下情况，即，若相变温度变得过于高温，则氧化钒自身的氧化加快，有时不易表现出蓄热功能，因此在相变温度附近蓄热功能下降。另外，A的含有摩尔份更优选为70摩尔份以上且110摩尔份以下，进一步优选为70摩尔份以上且98摩尔份以下。
此外，作为钒氧化物的又一个优选的例子，能够列举如下的复合氧化物，即，是包含A(在此，A为Li或Na)、V以及过渡金属(例如，从钛、钴、铁以及镍之中选择的至少一种)的复合氧化物，其中，V与过渡金属的摩尔比处于995∶5～850∶150的范围，钒以及过渡金属的合计与A的摩尔比处于100∶70～100∶110的范围。
此外，作为钒氧化物的又一个优选的例子，能够列举用式子AyV1-zMa zO2(式中，A为Li或Na，Ma为过渡金属；y为0.5以上且1.1以下，优选的是，y为0.7以上且1.1以下，z为0以上且0.15以下)表示的一种或一种以上的钒氧化物。
在上述式中，A优选为Li。此外，Ma优选为从钛、钴、铁以及镍之中选择的至少一种金属。
此外，在上述式中，y以及z优选满足下述(a)或(b)中的任一者。
(a)0.70≤y≤0.98且z＝0
(b)0.70≤y≤1.1且0.005≤z≤0.15
此外，作为钒氧化物的又一个优选的例子，能够列举如下的钒氧化物，即，是掺杂了Ti的钒氧化物或进一步掺杂了从由W、Ta、Mo以及Nb构成的组之中选择的其它原子的钒氧化物，其中，在其它原子为W的情况下，相对于V、Ti以及其它原子的合计100摩尔份，其它原子的含有摩尔份大于0摩尔份且为5摩尔份以下，在其它原子为Ta、Mo或Nb的情况下，相对于V、Ti以及其它原子的合计100摩尔份，其它原子的含有摩尔份大于0摩尔份且为15摩尔份以下，相对于V、Ti以及其它原子的合计100摩尔份，Ti的含有摩尔份为2摩尔份以上且30摩尔份以下。如果使用该钒氧化物，则能够得到耐湿性提高的陶瓷粒子。
在上述的掺杂了Ti的钒氧化物中，更优选的是，相对于Ti以及其它原子的合计100摩尔份，钛的含有摩尔份为5摩尔份以上且10摩尔份以下。
另外，在本申请文件中，所谓“掺杂了Ti的钒氧化物”，意味着通过X射线构造分析(典型地，使用粉末X射线衍射法)示出对应的晶体构造的钒氧化物。此外，在本说明书中，所谓“进一步掺杂了其它原子的钒氧化物”，是除了Ti以外还掺杂了其它原子的钒氧化物，意味着通过X射线构造分析示出对应的晶体构造的钒氧化物。
此外，作为钒氧化物的又一个优选的例子，能够列举用式子V1-x-yTixMyO2(式中，M为W、Ta、Mo或Nb，X为0.02以上且0.30以下，y为0以上，在M为W的情况下，y为0.05以下，在M为Ta、Mo或Nb的情况下，y为0.15以下)表示的钒氧化物。如果使用该钒氧化物，则能够得到耐湿性提高的陶瓷粒子。
上述式中，x更优选为0.05以上且0.10以下。
以上，虽然示出了作为陶瓷粒子的主成分的钒氧化物的优选的例子，但是各自的第一相变温度(吸热温度)、第二相变温度(发热温度)能够通过掺杂其它原子、调节其原子的添加量，从而进行调整。
钒氧化物的第一相变温度(吸热温度)、第二相变温度(发热温度)可根据使用蓄热粒子100制作的恒温器件(冷却器件)适当地进行选择。例如，在恒温(冷却)的对象为人体的情况下，第一相变温度(吸热温度)优选为15℃～60℃，更优选为25℃～40℃。
钒氧化物优选具有10J/g以上的初始潜热量，更优选具有20J/g以上的初始潜热量，进一步优选具有50J/g以上的初始潜热量。这是因为，通过具有大的潜热量，从而能够以小的体积发挥大的恒温效果(冷却效果)，因此在将恒温器件(冷却器件)小型化方面是有利的。在此，所谓“潜热”，是物质的相态变化时所需的热能的总量，在本申请文件中，是指与固体-固体间的相变，例如，电、磁、构造相变相伴的吸热量以及发热量。
以钒氧化物为主成分的陶瓷粒子的平均粒径(D50：在以体积基准求出粒度分布并将全体积设为100％的累积曲线中累积值成为50％的点的粒径)没有特别限定，但例如为0.01μm以上且几百μm以下，具体地，为0.1μm以上且50μm以下，代表性地，为0.1μm以上且2μm以下，例如，能够设为0.1μm以上且0.6μm以下。这样的平均粒径能够使用激光衍射/散射式粒径/粒度分布测定装置或电子扫描显微镜进行测定。另外，从操作的容易性、金属覆膜的覆盖的难易度的观点出发，平均粒径优选为0.1μm以上，从能够更致密地成型的观点出发，平均粒径优选为50μm以下。
以钒氧化物为主成分的陶瓷粒子的粗大粒径(D99：在以体积基准求出粒度分布并将全体积设为100％的累积曲线中累积值成为99％的点的粒径)没有特别限定，但例如为0.01μm以上且100μm以下，具体地，为0.05μm以上且50μm以下，代表性地，为0.1μm以上且2μm以下，例如能够设为10μm以上且80μm以下或30μm以上且50μm以下。粗大粒径能够使用激光衍射/散射式粒径/粒度分布测定装置进行测定。
在表1中示出蓄热粒子100的陶瓷粒子的粒度分布的一个例子。值是通过EKINEN分散进行了粉碎之后的值。
[表1]
D10 D50 D90 D99
2.5μm 5.0μm 8.8μm 13.6μm
如图1所示，在实施方式涉及的蓄热粒子100中，陶瓷粒子被金属覆膜覆盖。金属覆膜是为了抑制水分向陶瓷粒子的侵入而形成的。蓄热粒子100通过形成金属覆膜，从而即使置于高湿度环境下，蓄热性也不易下降。
金属覆膜例如以Ni为主成分。但是，金属覆膜的成分是任意的，例如，可以使作为过渡金属元素的Ti、Zr、Nb、Ta、V、Au、Ag、Cu、作为碱土类金属的Ca、Mg、Sr、作为卑金属的Al、Sn、作为半金属的Si等为主成分。但是，也可以包含微量的氧化物等。
金属覆膜的形成方法是任意的，但例如能够通过溅射、化学蒸镀(CVD：ChemicalVapor Deposition，化学气相沉积)、溶胶-凝胶法、镀覆等形成。
在通过溅射来形成金属覆膜的情况下，优选的是，将以钒氧化物为主成分的陶瓷粒子容纳于滚筒，利用一边使滚筒旋转一边进行的所谓的滚筒溅射。
金属覆膜的厚度是任意的。但是，金属覆膜的厚度优选为5nm以上且5μm以下。这是因为，若金属覆膜的厚度小于5nm，则耐湿性有可能变得不充分。此外，这是因为，若金属覆膜的厚度超过5μm，则有可能受到由与陶瓷粒子的热膨胀率系数差造成的应力的影响。
另外，对陶瓷粒子进行覆膜的金属覆膜的厚度通过以下方法进行测定。首先，将用金属覆膜进行了覆膜的蓄热粒子与适量、未硬化的树脂进行混合，并充分使其扩散。接着，使树脂硬化。接着，将硬化后的树脂研磨而使任意的剖面露出，用TEM(透射型电子显微镜)-EDX拍摄图像。关于观察，还存在用SEM(扫描型电子显微镜)-EDX以及ATM(原子力显微镜)等进行拍摄的情况。接着，从拍摄图像之中任意地选择蓄热粒子存在30个以上且小于40个的正方形的区域，将选择出的区域作为测定区域。接着，从存在于测定区域的30个以上且小于40个的蓄热粒子之中按截面积大的顺序依次选择15个蓄热粒子，确定为测定对象蓄热粒子。接着，对各测定对象蓄热粒子找出被进行了覆膜的金属覆膜的最大厚度部分，测定其厚度，将测定的厚度作为该对象蓄热粒子的金属覆膜的厚度。接着，计算15个测定对象蓄热粒子的金属覆膜的膜压的平均值，将计量的平均值作为该蓄热粒子(与未硬化的树脂混合的蓄热粒子)的金属覆膜的厚度。
另外，之所以在上述测定方法中从存在于测定区域的100个以上且小于110个的蓄热粒子之中按截面积大的顺序依次选择20个蓄热粒子作为测定对象蓄热粒子，是为了尽可能测定形成在陶瓷粒子的最大直径附近的金属覆膜的厚度。
在蓄热粒子100中，覆盖陶瓷粒子的金属覆膜与氧化钛等的覆膜相比，具备高的导热率。因此，蓄热粒子100具备良好的热响应性。
例如，用氧化钛覆膜覆盖了陶瓷粒子的以往的蓄热粒子存在如下的问题，即，即使周围的温度上升而成为第一相变温度(吸热温度)以上，也不立刻开始吸热，而是在经过给定的时间以后开始吸热，而且每单位时间的吸热量小，完成蓄热要花费时间。同样地，用氧化钛覆膜覆盖了陶瓷粒子的以往的蓄热粒子存在如下的问题，即，即使周围的温度下降而成为第二相变温度(发热温度)以下，也不立刻开始发热，而是在经过给定的时间以后开始发热，而且每单位时间的发热量小，完成散热要花费时间。
相对于此，蓄热粒子100通过导热率高的金属覆膜来覆盖陶瓷粒子，因此热响应性良好。具体地，若周围的温度成为第一相变温度(吸热温度)以上，则蓄热粒子100立刻开始吸热，且在短时间完成蓄热。同样地，若周围的温度成为第二相变温度(发热温度)以下，则蓄热粒子100立刻开始发热，且在短时间完成散热。
(恒温器件用组成物)
本实施方式的恒温器件用组成物(冷却器件用组成物)由使树脂含有蓄热粒子100的组成物构成。
树脂的种类是任意的，可以是热硬化性树脂，也可以是热塑性树脂。
作为热硬化性树脂，例如，能够使用聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、氟类树脂、液晶聚合物树脂、聚苯硫醚树脂等。可以将这些树脂单独使用，也可以混合两种以上使用。
在是热硬化性树脂的情况下，根据需要，可在树脂中添加硬化剂。硬化剂的种类是任意的，但例如可添加聚胺、咪唑等。
作为热塑性树脂，例如能够使用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯、丙烯酸树脂、尼龙、聚酯等。可以单独使用这些树脂，也可以混合两种以上使用。
恒温器件用组成物中的蓄热粒子的含量是任意的，但优选为2体积％以上且60体积％以下。这是因为，若蓄热粒子的含量小于2体积％，则不能确保充分的蓄热量(吸热量以及发热量)。此外，这是因为，若蓄热粒子的含量超过60体积％，则不能得到充分的树脂搅拌强度。从确保充分的蓄热量的观点出发，恒温器件用组成物中的蓄热粒子的含量更优选为5体积％以上，进一步优选为10体积％以上。此外，从得到充分的树脂搅拌强度的观点出发，更优选为50体积％以下。
在树脂中，也可以作为添加剂而进一步含有分散剂、增塑剂、结合剂、玻璃等。这些添加材料的种类以及添加量可根据恒温器件要求的特性、形状、制造方法等而适当地选择。
(恒温器件)
本实施方式的恒温器件(冷却器件)由使用上述的本实施方式的恒温器件用组成物(冷却器件用组成物)制作的恒温器件构成。
恒温器件的制作方法是任意的，能够通过在使用了树脂的器件的领域中通常使用的方法进行制作。但是，电子器件也可以通过特殊的方法进行制作。例如，也可以将恒温器件用组成物做成为膏状，涂敷在所需的部位，使其固化(硬化)，作为恒温器件。
恒温器件的形状是任意的，但例如能够成型为片状。在将恒温器件成型为片状的情况下，表面积变大，因此吸热、发热的效率提高。即，能够增大每单位时间的吸热量、发热量。
例如，通过将成型为片材的恒温器件直接粘着在电子设备内的电子部件，从而能够有效地抑制由电子部件的发热造成的温度上升。
实施例1
改变覆盖的金属，制作了三种实施例。实施例1-1用Ni覆盖了陶瓷粒子。实施例1-2用Ti覆盖了陶瓷粒子。实施例1-3用Cu覆盖了陶瓷粒子。
此外，为了比较，制作了比较例。比较例1-1用TiO2覆盖了陶瓷粒子。比较例1-2用SiO2覆盖了陶瓷粒子。比较例1-3设为无覆盖。
以下，对实施例以及比较例的制作方法进行说明。
(以钒氧化物为主成分的陶瓷粒子的制作)
作为陶瓷原料，使用三氧化钒(V2O3)、五氧化钒(V2O5)、氧化钨，对它们进行称量，使得成为V∶W∶O＝0.985∶0.015∶2(摩尔比)，并进行干式混合。接着，在氮/氢/水气氛下，在950℃进行4小时热处理，得到V0.985W0.015O2的陶瓷粒子。用激光衍射测定装置(microtrak法/散射法)对得到的陶瓷粒子的粒径进行了测定时，D50为40μm。
(覆膜的形成)
将得到的陶瓷粒子投入到充满Ar气体以使得腔压力成为0.5Pa～1.0Pa的腔内，通过用基于给定的电力的放电使气体等离子化，从而进行了溅射成膜。此时，通过滚筒的驱动机构搅拌陶瓷粒子，并对溅射粒子进行滚筒溅射，使其运动，使得始终露出新的陶瓷粒子表面，由此，用厚度为20nm左右的金属或氧化物进行覆盖，作为实施例或比较例的试样。但是，关于比较例1-3，未形成覆膜，将上述的陶瓷粒子直接作为比较例的试样。
(耐湿性试验)
通过DSC(示差扫描热量测定)法对实施例的蓄热粒子以及比较例的蓄热粒子分别测定了初始的蓄热量。具体地，在氮气氛中，以10K/分钟的升温速度从0℃加热为100℃，然后，向0℃进行扫描，将升温时的吸热量作为蓄热量。
接着，将实施例的蓄热粒子以及比较例的蓄热粒子分别放置于85℃、相对湿度85％的环境下。关于放置时间，对于实施例1-1、比较例1-3，设为70小时、100小时、500小时这三种。对于实施例1-2、实施例1-3、比较例1-1、比较例1-2，设为70小时、100小时这三种。此后，重新测定了各自的蓄热量。将测定结果示于表2、表3、图3。
[表2]
[表3]
根据表2、表3、图3可知，在实施例1-1、1-2、1-3中，在经过100小时后，蓄热量最大也只下降了26％。其中，在用Ni覆盖的实施例1-1中，蓄热量的下降小，在经过70小时后、经过100小时后，蓄热量也只下降了5％程度。
另一方面，在用氧化物覆盖的比较例1-1、1-2、未进行覆盖的比较例1-3中，由于时间的经过，蓄热量大幅下降。例如，在用SiO2覆盖的比较例1-2中，在经过100小时后，蓄热量下降了53％。
像以上那样，用金属覆膜覆盖了陶瓷粒子的实施例的蓄热粒子具备高的耐湿性，即使长时间置于高湿度环境下，蓄热量也未大幅下降。相对于此，在用氧化物覆盖的比较例、未进行覆盖的比较例中，蓄热量均随着时间而大幅下降。根据以上，确认出：用金属覆膜覆盖了陶瓷粒子的本发明的蓄热粒子具备高的耐湿性。此外，确认出：在用金属覆膜进行覆盖的情况下，关于其金属的种类，与Ti、Cu相比，Ni特别优异。
实施例2
改变覆盖的金属的厚度，制作了三种实施例。实施例2-1使Ni的厚度为40nm。实施例2-2使Ni的厚度为195nm。实施例2-3使Cu的厚度为40μm。另外，对于陶瓷粒子，使用了与实施例1相同的陶瓷粒子。
通过与实施例1相同的方法实施了耐湿性试验。将耐湿性试验的结果示于表4。
[表4]
根据表4可知，在实施例2-1、实施例2-2中，未发现蓄热量的下降。即，通过用40nm以上的Ni进行覆盖，从而未发现蓄热量的下降。另一方面，在实施例2-3中，蓄热量下降了。在用40nm的Cu进行覆盖的情况下，与用23nm的Cu进行覆盖的实施例1-3相比，虽然抑制了蓄热量的下降，但却发现了蓄热量的下降。
像以上那样，确认出：在用金属覆膜进行覆盖的情况下，关于其金属的种类，与Cu相比，Ni特别优异。
此外，根据表3以及表4确认出：通过金属覆膜的厚度为20nm以上且195nm以下，从而蓄热量不大幅下降。

Claims (9)

1.一种蓄热粒子，具备：
陶瓷粒子，以钒氧化物为主成分；和
金属覆膜，覆盖所述陶瓷粒子。
2.根据权利要求1所述的蓄热粒子，其中，
所述金属覆膜的主成分为Ni。
3.根据权利要求1或2所述的蓄热粒子，其中，
所述金属覆膜的厚度为5nm以上且5μm以下。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的蓄热粒子，其中，
所述钒氧化物为用式子V1-xMxO2表示的一种或一种以上的钒氧化物，式中，
M为W、Ta、Mo或Nb，
X为0以上且0.05以下。
5.根据权利要求4所述的蓄热粒子，其中，
X为0以上且0.03以下。
6.一种恒温器件用组成物，具备：
树脂；和
权利要求1至5中的任一项所述的蓄热粒子，含在所述树脂中。
7.根据权利要求6所述的恒温器件用组成物，其中，
所述蓄热粒子的含量为2体积％以上且60体积％以下。
8.一种恒温器件，使用权利要求6或7所述的恒温器件用组成物制作。
9.根据权利要求8所述的恒温器件，其中，
成型为片状。
CN201880015895.2A 2017-07-29 2018-07-26 蓄热粒子、恒温器件用组成物以及恒温器件 Withdrawn CN110382657A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017147268 2017-07-29
JP2017-147268 2017-07-29
PCT/JP2018/028160 WO2019026773A1 (ja) 2017-07-29 2018-07-26 蓄熱粒子、恒温デバイス用組成物および恒温デバイス

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110382657A true CN110382657A (zh) 2019-10-25

Family

ID=65233724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880015895.2A Withdrawn CN110382657A (zh) 2017-07-29 2018-07-26 蓄热粒子、恒温器件用组成物以及恒温器件

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200002590A1 (zh)
JP (1) JP6493642B1 (zh)
CN (1) CN110382657A (zh)
WO (1) WO2019026773A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020195956A1 (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 断熱部材、及び電子機器
WO2021230357A1 (ja) 2020-05-14 2021-11-18 国立研究開発法人産業技術総合研究所 熱伝導率を調整した固体蓄熱材料および複合体

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2853398A (en) * 1956-04-11 1958-09-23 Sherritt Gordon Mines Ltd Method of producing composite nonmetallic metal powders
US3920410A (en) * 1971-04-28 1975-11-18 Sherritt Gordon Mines Ltd Cobalt coated composite powder
JP2002162182A (ja) * 2000-11-27 2002-06-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 蓄熱体およびその製造方法
US20080272331A1 (en) * 2006-08-21 2008-11-06 Mohapatra Satish C Hybrid nanoparticles
JP2010163510A (ja) * 2009-01-14 2010-07-29 Institute Of Physical & Chemical Research 蓄熱材
CN103978203A (zh) * 2014-04-30 2014-08-13 中国科学院广州能源研究所 一种光谱局域修饰的热色纳米复合粉体及其制备方法
CN105264039A (zh) * 2013-12-11 2016-01-20 富士高分子工业株式会社 蓄热性组合物
JP2017065984A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社村田製作所 セラミック粒子
US20170121229A1 (en) * 2014-07-17 2017-05-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. Ceramic material

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1123172A (ja) * 1997-06-30 1999-01-26 Kedeika:Kk 潜熱蓄熱カプセル

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2853398A (en) * 1956-04-11 1958-09-23 Sherritt Gordon Mines Ltd Method of producing composite nonmetallic metal powders
US3920410A (en) * 1971-04-28 1975-11-18 Sherritt Gordon Mines Ltd Cobalt coated composite powder
JP2002162182A (ja) * 2000-11-27 2002-06-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 蓄熱体およびその製造方法
US20080272331A1 (en) * 2006-08-21 2008-11-06 Mohapatra Satish C Hybrid nanoparticles
JP2010163510A (ja) * 2009-01-14 2010-07-29 Institute Of Physical & Chemical Research 蓄熱材
CN105264039A (zh) * 2013-12-11 2016-01-20 富士高分子工业株式会社 蓄热性组合物
CN103978203A (zh) * 2014-04-30 2014-08-13 中国科学院广州能源研究所 一种光谱局域修饰的热色纳米复合粉体及其制备方法
US20170121229A1 (en) * 2014-07-17 2017-05-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. Ceramic material
JP2017065984A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社村田製作所 セラミック粒子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XUANMING LU ET AL.: "A novel method to modify the color of VO2-based thermochromic smart films by solution-processed VO2@SiO2@Au core–shell nanoparticles", 《RSC ADVANCES》 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019026773A1 (ja) 2019-02-07
JP6493642B1 (ja) 2019-04-03
JPWO2019026773A1 (ja) 2019-08-08
US20200002590A1 (en) 2020-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109715562B (zh) 用于锂离子电池的表面稳定阴极材料及其合成方法
TWI342304B (zh)
JP5737882B2 (ja) 誘電体磁器組成物及びそれを含む積層セラミックキャパシタ
CN101238080B (zh) 介电陶瓷及其制造方法、以及层叠陶瓷电容器
CN103288449B (zh) 介电体陶瓷组合物以及电子部件
US8753749B2 (en) Thermal expansion suppressing member and anti-thermally-expansive member
TW514629B (en) Nonreducing dielectric ceramic and monolithic ceramic capacitor using the same
Guo et al. Structure evolution and dielectric behavior of polystyrene-capped barium titanate nanoparticles
CN107001068A (zh) 用于制备锂化过渡金属氧化物的方法
WO2006085507A1 (ja) 表面実装型負特性サーミスタ
TW201245098A (en) Dielectric ceramic composition and electronic device
Gao et al. Preparation and characterization of NiMn 2 O 4 negative temperature coefficient ceramics by solid-state coordination reaction
CN103288448B (zh) 介电体陶瓷组合物以及电子部件
CN110382657A (zh) 蓄热粒子、恒温器件用组成物以及恒温器件
CN109803941A (zh) 电介质陶瓷组合物及陶瓷电子零件
TW201210988A (en) Dielectric ceramic composition and temperature compensation laminated capacitor
CN102686532A (zh) Ntc热敏电阻用半导体瓷器组合物及ntc热敏电阻
CN109843828A (zh) 陶瓷材料、组件和制造所述组件的方法
JP5476344B2 (ja) 誘電体磁器組成物、コンデンサ、及び誘電体磁器組成物の製造方法
CN106698528B (zh) 一种核壳结构复合氧化物材料及其制备方法和用途
TWI251241B (en) Multilayer ceramic capacitor
JPH11251109A (ja) サーミスタ素子およびその製造方法
Pokharel et al. Rhombohedral superlattice structure and relaxor ferroelectric behavior of (Pb 0.70 Ba 0.30) ZrO 3 ceramics
Jha et al. (La0. 4Ba0. 4Ca0. 2)(Mn0. 4Ti0. 6) O3: A new titano-manganate with a high dielectric constant and antiferromagnetic interactions
JP6038244B2 (ja) 熱膨張抑制部材および対熱膨張性部材

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20191025