JP2002194515A - 複合材料及びその製造方法 - Google Patents
複合材料及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 軽量で、かつ、本来の高い熱伝導性が充分
に発揮される複合材料を提供する。 【解決手段】 気相成長炭素繊維と金属とからなる複合
材料において、金属と濡れ性の良いフィラーとして硼酸
アルミニウムが添加されてなる複合材料で、気相成長炭
素繊維及び硼酸アルミニウムとからなる繊維層を形成
し、圧力容器内に繊維層、フィルタ、金属を載置し、次
いで圧力容器内を真空状態とするとともに金属を加熱溶
融させ、該繊維層に溶融金属を加圧含浸させる。
に発揮される複合材料を提供する。 【解決手段】 気相成長炭素繊維と金属とからなる複合
材料において、金属と濡れ性の良いフィラーとして硼酸
アルミニウムが添加されてなる複合材料で、気相成長炭
素繊維及び硼酸アルミニウムとからなる繊維層を形成
し、圧力容器内に繊維層、フィルタ、金属を載置し、次
いで圧力容器内を真空状態とするとともに金属を加熱溶
融させ、該繊維層に溶融金属を加圧含浸させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属をマトリック
スとし、フィラーとして気相成長炭素繊維を有する複合
材料技術に関する。
スとし、フィラーとして気相成長炭素繊維を有する複合
材料技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム、あるいは、アルミニウム
合金は熱伝導性に優れているので、ヒートシンクなどに
用いられ、ＣＰＵなどの局所的な冷却・放熱に用いられ
ている。
合金は熱伝導性に優れているので、ヒートシンクなどに
用いられ、ＣＰＵなどの局所的な冷却・放熱に用いられ
ている。
【０００３】しかしながら、現在、放熱ファンを用いる
ことのできないノート型機器、ハンドヘルド機器など小
型化し、極度に軽量化した機器が次々と開発される一
方、クロック数（動作周波数）の増加などに伴い、これ
ら機器での発熱量が増大している。これら矛盾する要求
を満足するため、軽量でありながら熱伝導性に優れた材
料が求められている。
ことのできないノート型機器、ハンドヘルド機器など小
型化し、極度に軽量化した機器が次々と開発される一
方、クロック数（動作周波数）の増加などに伴い、これ
ら機器での発熱量が増大している。これら矛盾する要求
を満足するため、軽量でありながら熱伝導性に優れた材
料が求められている。
【０００４】このようなものとして炭素繊維がフィラー
として添加されたアルミニウムあるいはアルミニウム合
金が知られ、本発明者らはすでに、特に高い熱伝導性を
有する材料として、気相成長炭素繊維をフィラーとして
用いた金属系複合材料を提案してきた。
として添加されたアルミニウムあるいはアルミニウム合
金が知られ、本発明者らはすでに、特に高い熱伝導性を
有する材料として、気相成長炭素繊維をフィラーとして
用いた金属系複合材料を提案してきた。
【０００５】しかしこのような気相成長炭素繊維−アル
ミニウム系複合材料では、金属と炭素繊維との間の密着
性が悪く、成形時に減圧などの手段を講じても界面に小
さな隙間（以下、「ボイド」とも云う）が発生し、本来
得られるべき優れた熱伝導性が実際には得られない場合
が多かった。
ミニウム系複合材料では、金属と炭素繊維との間の密着
性が悪く、成形時に減圧などの手段を講じても界面に小
さな隙間（以下、「ボイド」とも云う）が発生し、本来
得られるべき優れた熱伝導性が実際には得られない場合
が多かった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、問題点を改
善する、すなわち、軽量で、かつ、本来の高い熱伝導性
が充分に発揮される複合材料を提供することを目的とす
る。
善する、すなわち、軽量で、かつ、本来の高い熱伝導性
が充分に発揮される複合材料を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の複合材料は上記
課題を解決するため、請求項１に記載の通り、気相成長
炭素繊維と金属とからなる複合材料において前記金属と
濡れ性の良いフィラーが添加されてなる複合材料であ
る。
課題を解決するため、請求項１に記載の通り、気相成長
炭素繊維と金属とからなる複合材料において前記金属と
濡れ性の良いフィラーが添加されてなる複合材料であ
る。
【０００８】また、本発明の複合材料の製造方法は、請
求項５に記載の通り、気相成長炭素繊維及び硼酸アルミ
ニウムを溶媒に分散した後容器に移し、その後上記溶媒
を除去して気相成長炭素繊維からなる繊維層を形成し、
次いで圧力容器内に繊維層、フィルタ、金属を載置し、
次いで圧力容器内を真空状態とするとともに金属を加熱
溶融させ、該繊維層に溶融金属を加圧含浸させる複合材
料の製造方法である。
求項５に記載の通り、気相成長炭素繊維及び硼酸アルミ
ニウムを溶媒に分散した後容器に移し、その後上記溶媒
を除去して気相成長炭素繊維からなる繊維層を形成し、
次いで圧力容器内に繊維層、フィルタ、金属を載置し、
次いで圧力容器内を真空状態とするとともに金属を加熱
溶融させ、該繊維層に溶融金属を加圧含浸させる複合材
料の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の複合材料は極めて熱伝導
性の良好な気相成長炭素繊維（以下「ＶＧＣＦ」とも云
う）を用いるため、複合材料とした場合、優れた熱伝導
性が得られる。
性の良好な気相成長炭素繊維（以下「ＶＧＣＦ」とも云
う）を用いるため、複合材料とした場合、優れた熱伝導
性が得られる。
【００１０】本発明の複合材料で用いる気相成長炭素繊
維にはウィスカと云われる針状結晶のものが知られてい
るが、これらは形状が一次元的であり、放熱などの三次
元的用途に用いる複合材料の成形に当たってはその配向
方向を制御する必要があるものの、その制御は一般に困
難である。
維にはウィスカと云われる針状結晶のものが知られてい
るが、これらは形状が一次元的であり、放熱などの三次
元的用途に用いる複合材料の成形に当たってはその配向
方向を制御する必要があるものの、その制御は一般に困
難である。
【００１１】なお、同様に一次元形状の炭素繊維として
知られる、ポリアクリロニトリル系炭素繊維やピッチ系
炭素繊維などの長繊維の炭素繊維をチョップ化、或いは
ミルド化（通常の方法でミルド化しても完全には粉状に
ならず、繊維としての形状は保たれる）したものも同様
の形状的欠点を有するが、これらは更に、気相成長炭素
繊維に比べて熱伝導性が数段低い（気相成長炭素繊維の
熱伝導率が１５００ｗ／ｍＫ程度であるのに対し、これ
らＰＡＮ系及びピッチ系炭素繊維では１〜６００ｗ／ｍ
Ｋ程度）ため、アルミニウム（熱伝導性は２００〜２７
０ｗ／ｍＫ）との複合材料を形成しても、熱伝導性の向
上は小さい。
知られる、ポリアクリロニトリル系炭素繊維やピッチ系
炭素繊維などの長繊維の炭素繊維をチョップ化、或いは
ミルド化（通常の方法でミルド化しても完全には粉状に
ならず、繊維としての形状は保たれる）したものも同様
の形状的欠点を有するが、これらは更に、気相成長炭素
繊維に比べて熱伝導性が数段低い（気相成長炭素繊維の
熱伝導率が１５００ｗ／ｍＫ程度であるのに対し、これ
らＰＡＮ系及びピッチ系炭素繊維では１〜６００ｗ／ｍ
Ｋ程度）ため、アルミニウム（熱伝導性は２００〜２７
０ｗ／ｍＫ）との複合材料を形成しても、熱伝導性の向
上は小さい。
【００１２】また、従来の長繊維の炭素繊維（ピッチ系
炭素繊維及びポリアクリロニトリル系炭素繊維が知られ
る）からなる織物を内部に有する複合材料（図７参照）
では繊維の方向が二次元的であり、そのため熱伝導性も
方向性があって１次元あるいは二次元的には良好である
が、三次元的な評価では満足できる熱伝導性が得られな
い。さらに、いわゆる３Ｄ織物（立体織物）などの使用
も可能ではあるものの、充分な効果が得られる充填密度
とすることが困難な上、このような織物は極めて高価で
あり実用的でない。
炭素繊維及びポリアクリロニトリル系炭素繊維が知られ
る）からなる織物を内部に有する複合材料（図７参照）
では繊維の方向が二次元的であり、そのため熱伝導性も
方向性があって１次元あるいは二次元的には良好である
が、三次元的な評価では満足できる熱伝導性が得られな
い。さらに、いわゆる３Ｄ織物（立体織物）などの使用
も可能ではあるものの、充分な効果が得られる充填密度
とすることが困難な上、このような織物は極めて高価で
あり実用的でない。
【００１３】このため、本発明の複合材料で用いる気相
成長炭素繊維としては羽毛状繊維体である気相成長炭素
繊維であることが望ましい。ここで羽毛状繊維体である
気相成長炭素繊維は比重が２．０前後（アルミニウムの
比重は２．７）であって、枝分かれ（分岐）を有し、場
所によって曲がりを有し、場合によってはくびれがあ
り、また、自ら或いは互いに絡まりあって、全体として
０．０３ｍｍ〜１ｍｍの不定な形状の繊維塊となってい
るものである。
成長炭素繊維としては羽毛状繊維体である気相成長炭素
繊維であることが望ましい。ここで羽毛状繊維体である
気相成長炭素繊維は比重が２．０前後（アルミニウムの
比重は２．７）であって、枝分かれ（分岐）を有し、場
所によって曲がりを有し、場合によってはくびれがあ
り、また、自ら或いは互いに絡まりあって、全体として
０．０３ｍｍ〜１ｍｍの不定な形状の繊維塊となってい
るものである。
【００１４】羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維は枝
分かれがあるため、その三次元的ネットワークを通じて
熱が伝導されるため、このものをフィラーとした場合に
極めて三次元的に熱伝導性が良好な複合材料が得られ
る。なお、図１及び図２にこのような曲がりを有し、場
合によってはくびれがあり、また、自ら或いは互いに絡
まり合う羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維の走査型
電子顕微鏡写真を、図３には透過型電子顕微鏡写真を示
した。
分かれがあるため、その三次元的ネットワークを通じて
熱が伝導されるため、このものをフィラーとした場合に
極めて三次元的に熱伝導性が良好な複合材料が得られ
る。なお、図１及び図２にこのような曲がりを有し、場
合によってはくびれがあり、また、自ら或いは互いに絡
まり合う羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維の走査型
電子顕微鏡写真を、図３には透過型電子顕微鏡写真を示
した。
【００１５】このような羽毛状繊維体である気相成長炭
素繊維は、一般的な針状の気相成長炭素繊維とほぼ同様
の方法によって得ることができる。すなわち、ベンゼン
などの炭化水素を炭素供給元とし、水素存在下で鉄を核
として気相成長させる。このとき、温度、雰囲気圧力、
原料の炭化水素供給量等条件を変化させることにより、
枝分かれ（分岐）を有し、場所によって曲がりを有し、
場合によってはくびれがあり、また、自ら或いは互いに
絡まる羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維を得ること
ができる。このとき、複数の羽毛状繊維体は互いに絡ま
り合って、繊維塊を形成している。なお、従来、気相成
長炭素繊維を作製するに当たっては、機械的強度を得る
など通常の用途に使うことを想定し、枝分かれ、曲がり
などを有しないものが得られるよう、これら条件を設定
していた。
素繊維は、一般的な針状の気相成長炭素繊維とほぼ同様
の方法によって得ることができる。すなわち、ベンゼン
などの炭化水素を炭素供給元とし、水素存在下で鉄を核
として気相成長させる。このとき、温度、雰囲気圧力、
原料の炭化水素供給量等条件を変化させることにより、
枝分かれ（分岐）を有し、場所によって曲がりを有し、
場合によってはくびれがあり、また、自ら或いは互いに
絡まる羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維を得ること
ができる。このとき、複数の羽毛状繊維体は互いに絡ま
り合って、繊維塊を形成している。なお、従来、気相成
長炭素繊維を作製するに当たっては、機械的強度を得る
など通常の用途に使うことを想定し、枝分かれ、曲がり
などを有しないものが得られるよう、これら条件を設定
していた。
【００１６】本発明の複合材料でマトリックスとして用
いる金属としては、本発明の趣旨から、熱伝導性が高
く、かつ、比重の低いものであることが好ましい。すな
わち、アルミニウム、各種アルミニウム合金、マグネシ
ウム、或いは、マグネシウム合金等が挙げられる。
いる金属としては、本発明の趣旨から、熱伝導性が高
く、かつ、比重の低いものであることが好ましい。すな
わち、アルミニウム、各種アルミニウム合金、マグネシ
ウム、或いは、マグネシウム合金等が挙げられる。
【００１７】本発明の複合材料ではこれらフィラーであ
る気相成長炭素繊維及びマトリックスである金属の他
に、第２のフィラーとして、この金属と濡れ性の良いフ
ィラーを添加することにより、気相成長炭素繊維とマト
リックスである金属との界面での濡れ性も特異的に向上
する。その結果、複合材料としての熱伝導性も向上し、
さらに機械的な各種性能が著しく向上する。
る気相成長炭素繊維及びマトリックスである金属の他
に、第２のフィラーとして、この金属と濡れ性の良いフ
ィラーを添加することにより、気相成長炭素繊維とマト
リックスである金属との界面での濡れ性も特異的に向上
する。その結果、複合材料としての熱伝導性も向上し、
さらに機械的な各種性能が著しく向上する。
【００１８】マトリックスである金属がアルミニウムま
たはアルミニウム合金の場合には、これらと濡れ性の良
いフィラーとして硼酸アルミニウムを用いることが望ま
しい。さらに、硼酸アルミニウムがウィスカであると、
均一分散が容易で、本発明の効果が製品の複合材料全体
でむらなく得られる。このような硼酸アルミニウムウィ
スカは四国化成工業などから入手が可能である。
たはアルミニウム合金の場合には、これらと濡れ性の良
いフィラーとして硼酸アルミニウムを用いることが望ま
しい。さらに、硼酸アルミニウムがウィスカであると、
均一分散が容易で、本発明の効果が製品の複合材料全体
でむらなく得られる。このような硼酸アルミニウムウィ
スカは四国化成工業などから入手が可能である。
【００１９】本発明の複合材料は、例えば次のようにし
て得ることができる。羽毛状繊維体である気相成長炭素
繊維は繊細で脆く、応力が働くと容易に崩れ、三次元的
なネットワークが失われやすい。そのため、水、あるい
はアルコール類、ケトン類などの有機溶媒（混合溶媒を
用いても良い）（これらを併せて「溶媒」と云う）に分
散させる。このとき、金属と濡れ性の良いフィラーを添
加し、また、必要に応じて界面活性剤など分散性を向上
させる薬品を添加し、スラリー状として、底部が液透過
性を有する多孔質材（濾紙、あるいは多孔質セラミック
等）からなる容器に注ぎ（図４（ａ）参照）、その後溶
媒を除去して、図４（ｂ）のように、マトリックス金属
と濡れ性のよいフィラーが分散した金属と濡れ性の良い
フィラーが羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維からな
る繊維層を形成する。
て得ることができる。羽毛状繊維体である気相成長炭素
繊維は繊細で脆く、応力が働くと容易に崩れ、三次元的
なネットワークが失われやすい。そのため、水、あるい
はアルコール類、ケトン類などの有機溶媒（混合溶媒を
用いても良い）（これらを併せて「溶媒」と云う）に分
散させる。このとき、金属と濡れ性の良いフィラーを添
加し、また、必要に応じて界面活性剤など分散性を向上
させる薬品を添加し、スラリー状として、底部が液透過
性を有する多孔質材（濾紙、あるいは多孔質セラミック
等）からなる容器に注ぎ（図４（ａ）参照）、その後溶
媒を除去して、図４（ｂ）のように、マトリックス金属
と濡れ性のよいフィラーが分散した金属と濡れ性の良い
フィラーが羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維からな
る繊維層を形成する。
【００２０】この繊維層を図４（ｃ）に示すようなヒー
タが設けられた加減圧可能な容器（圧力容器）に移す。
この圧力容器の底部（図中「基材」）は後述するように
取り外し可能となっている。
タが設けられた加減圧可能な容器（圧力容器）に移す。
この圧力容器の底部（図中「基材」）は後述するように
取り外し可能となっている。
【００２１】このような繊維層の上に耐熱性を有する多
孔質材料（ここでは多孔質セラミック）からなるフィル
タ、このフィルタの上に金属（固形）を積層する。この
ように圧力容器内に繊維層、フィルタ及び金属を載置し
たのち、圧力容器内を真空状態とするとともに容器に付
属するヒータにより上記金属を加熱溶融させ、フィルタ
を透過した溶融金属が容器内に導入された後、容器内を
マトリックスとなる溶融金属及び炭素に対して不活性な
ガス、アルゴンガス等を用いて加圧し（この例ではアル
ゴンガスにより加圧）、繊維層に溶融金属をマトリック
ス成分として加圧含浸させる。
孔質材料（ここでは多孔質セラミック）からなるフィル
タ、このフィルタの上に金属（固形）を積層する。この
ように圧力容器内に繊維層、フィルタ及び金属を載置し
たのち、圧力容器内を真空状態とするとともに容器に付
属するヒータにより上記金属を加熱溶融させ、フィルタ
を透過した溶融金属が容器内に導入された後、容器内を
マトリックスとなる溶融金属及び炭素に対して不活性な
ガス、アルゴンガス等を用いて加圧し（この例ではアル
ゴンガスにより加圧）、繊維層に溶融金属をマトリック
ス成分として加圧含浸させる。
【００２２】その後、容器のヒータによる加熱を中止
し、系を冷やして金属を固化させ、放冷後、容器底部の
基材を外し、得られた羽毛状繊維体である気相成長炭素
繊維と金属とからなる複合材料を取り出す。
し、系を冷やして金属を固化させ、放冷後、容器底部の
基材を外し、得られた羽毛状繊維体である気相成長炭素
繊維と金属とからなる複合材料を取り出す。
【００２３】このように不活性ガス圧力下で溶融金属の
含浸を行うことにより、酸化されやすい溶融金属を用い
ながらも良好な複合材料が得られる。なお、この構成に
は、マトリックス金属及び気相成長炭素繊維の他にマト
リックス金属と濡れ性の良いフィラーが添加されている
ために気相成長炭素繊維のマトリックス金属との濡れ性
が飛躍的に向上し、この両者の界面にも空隙（ボイド）
のない良好な複合材料を得ることができる。
含浸を行うことにより、酸化されやすい溶融金属を用い
ながらも良好な複合材料が得られる。なお、この構成に
は、マトリックス金属及び気相成長炭素繊維の他にマト
リックス金属と濡れ性の良いフィラーが添加されている
ために気相成長炭素繊維のマトリックス金属との濡れ性
が飛躍的に向上し、この両者の界面にも空隙（ボイド）
のない良好な複合材料を得ることができる。
【００２４】なお、上記フィルタは圧力容器内で上下動
可能となっていて、その下の空間を最適に保つため、得
られる複合材料は不必要にマトリックス成分が多くなる
ことなく、また、羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維
の破壊もほとんど生じないため、この羽毛状繊維体であ
る気相成長炭素繊維による熱伝導性向上効果、及び、軽
量化効果が充分に発揮できるものとなる。
可能となっていて、その下の空間を最適に保つため、得
られる複合材料は不必要にマトリックス成分が多くなる
ことなく、また、羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維
の破壊もほとんど生じないため、この羽毛状繊維体であ
る気相成長炭素繊維による熱伝導性向上効果、及び、軽
量化効果が充分に発揮できるものとなる。
【００２５】また、上記において基材及び多孔質セラミ
ックスの形状を変えることにより、様座な形状、例えば
ヒートシンクとして適した形状とすることができ、形状
を整える後加工を不要としたり、或いは、そのような後
加工を容易なものとすることができる。
ックスの形状を変えることにより、様座な形状、例えば
ヒートシンクとして適した形状とすることができ、形状
を整える後加工を不要としたり、或いは、そのような後
加工を容易なものとすることができる。
【００２６】なお、上記複合材料の製造方法によれば、
従来、製造が困難であったマトリックスの比重が強化材
の比重より大きいＦＲＭ（繊維強化金属）を容易に得る
ことができ、また、そのとき、気相成長炭素繊維の分散
性に優れ、各種性能（伝熱特性、伝導率、強度、弾性
等）のばらつき、方向性の少ない、ボイドの少ない優れ
た複合材料となる。なお、上記本発明に係る複合材料の
製造方法は、羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維の
他、通常の気相成長炭素繊維をフィラーとする複合材料
の製造にも同様に応用できる。
従来、製造が困難であったマトリックスの比重が強化材
の比重より大きいＦＲＭ（繊維強化金属）を容易に得る
ことができ、また、そのとき、気相成長炭素繊維の分散
性に優れ、各種性能（伝熱特性、伝導率、強度、弾性
等）のばらつき、方向性の少ない、ボイドの少ない優れ
た複合材料となる。なお、上記本発明に係る複合材料の
製造方法は、羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維の
他、通常の気相成長炭素繊維をフィラーとする複合材料
の製造にも同様に応用できる。
【００２７】
【実施例】ここで上記で説明した方法で、羽毛状繊維体
である気相成長炭素繊維を６重量％、マトリックス金属
としてアルミニウムを８８重量％、アルミニウムとの濡
れ性が良好なフィラーとして硼酸アルミニウムウィスカ
を６重量％となるように用い、分散時の溶媒としてエチ
ルアルコールを用いて羽毛状繊維体である気相成長炭素
繊維と硼酸アルミニウムウィスカとを分散してスラリー
状とし、これを底部が液透過性を有する多孔質材からな
る容器に移した後、残留したアルコールを加熱・蒸発さ
せ、次いで、アルゴン雰囲気中で本発明に係る実施例の
複合材料Ａを作製した。また、同様に、ただしアルミニ
ウムとの濡れ性が良好な硼酸アルミニウムを添加せずに
比較例の複合材料Ｂを作製した。これら複合材料Ａ及び
Ｂの断面を電子顕微鏡で観察した。そのときの結果をそ
れぞれ図５（ａ）及び図６（ａ）に示した。
である気相成長炭素繊維を６重量％、マトリックス金属
としてアルミニウムを８８重量％、アルミニウムとの濡
れ性が良好なフィラーとして硼酸アルミニウムウィスカ
を６重量％となるように用い、分散時の溶媒としてエチ
ルアルコールを用いて羽毛状繊維体である気相成長炭素
繊維と硼酸アルミニウムウィスカとを分散してスラリー
状とし、これを底部が液透過性を有する多孔質材からな
る容器に移した後、残留したアルコールを加熱・蒸発さ
せ、次いで、アルゴン雰囲気中で本発明に係る実施例の
複合材料Ａを作製した。また、同様に、ただしアルミニ
ウムとの濡れ性が良好な硼酸アルミニウムを添加せずに
比較例の複合材料Ｂを作製した。これら複合材料Ａ及び
Ｂの断面を電子顕微鏡で観察した。そのときの結果をそ
れぞれ図５（ａ）及び図６（ａ）に示した。
【００２８】これら図５（ａ）及び図６（ａ）におい
て、ハイライト部（ただし、これら図面下方の撮影デー
タを除く部分）が繊維とマトリックスとの界面に発生し
たボイドである。
て、ハイライト部（ただし、これら図面下方の撮影デー
タを除く部分）が繊維とマトリックスとの界面に発生し
たボイドである。
【００２９】ここで、これら図５（ａ）及び図６（ａ）
にそれぞれ同じ画像処理を施して図５（ａ）及び図６
（ａ）のハイライト部の分布を黒点で示した図を、それ
ぞれ図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示す。これら図により
本発明に係る複合材料Ａでは従来技術に係る複合材料Ｂ
と比べ、繊維とマトリックスとの間のボイドが極めて少
なくなっていることが理解できる。
にそれぞれ同じ画像処理を施して図５（ａ）及び図６
（ａ）のハイライト部の分布を黒点で示した図を、それ
ぞれ図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示す。これら図により
本発明に係る複合材料Ａでは従来技術に係る複合材料Ｂ
と比べ、繊維とマトリックスとの間のボイドが極めて少
なくなっていることが理解できる。
【００３０】
【発明の効果】本発明の複合材料は、軽量で方向性のな
い良好な熱伝導性を有し、また気相成長炭素繊維をフィ
ラーとして有し、その優れた熱伝導性を十全に発揮する
ことができる機械的強度にも優れた複合材料である。
い良好な熱伝導性を有し、また気相成長炭素繊維をフィ
ラーとして有し、その優れた熱伝導性を十全に発揮する
ことができる機械的強度にも優れた複合材料である。
【００３１】また、本発明の複合材料の製造方法は、マ
トリックス成分よりも比重が小さく、かつ、脆い繊細な
フィラーを用いても、フィラーの分散に優れ、各種性能
のばらつき、方向性の少ない優れた複合材料（繊維強化
金属）を、ボイドなしで得ることができる。
トリックス成分よりも比重が小さく、かつ、脆い繊細な
フィラーを用いても、フィラーの分散に優れ、各種性能
のばらつき、方向性の少ない優れた複合材料（繊維強化
金属）を、ボイドなしで得ることができる。
【図１】羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維の走査型
電子顕微鏡写真である。
電子顕微鏡写真である。
【図２】羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維の他の走
査型電子顕微鏡写真である。
査型電子顕微鏡写真である。
【図３】羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維の透過型
電子顕微鏡写真である。
電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明の複合材料を作製する方法の一例を示す
図である。 （ａ）羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維を溶媒に分
散したスラリーを容器に注ぐ状態を示す図（モデル図）
である。 （ｂ）（ａ）の容器内で羽毛状繊維体である気相成長炭
素繊維からなる繊維層が形成されたことを示す図（モデ
ル図）である。 （ｃ）上記繊維層に溶融金属を含浸させる状態を示すモ
デル断面図である。 （ｄ）本発明に係る複合材料（羽毛状繊維体である気相
成長炭素繊維と金属とからなる複合材料）を示す図（モ
デル図）である。
図である。 （ａ）羽毛状繊維体である気相成長炭素繊維を溶媒に分
散したスラリーを容器に注ぐ状態を示す図（モデル図）
である。 （ｂ）（ａ）の容器内で羽毛状繊維体である気相成長炭
素繊維からなる繊維層が形成されたことを示す図（モデ
ル図）である。 （ｃ）上記繊維層に溶融金属を含浸させる状態を示すモ
デル断面図である。 （ｄ）本発明に係る複合材料（羽毛状繊維体である気相
成長炭素繊維と金属とからなる複合材料）を示す図（モ
デル図）である。
【図５】（ａ）本発明に係る複合材料Ａの断面の電子顕
微鏡写真である。 （ｂ）（ａ）のハイライト部（撮影データ部以外はボイ
ド）の分布を示した図である。
微鏡写真である。 （ｂ）（ａ）のハイライト部（撮影データ部以外はボイ
ド）の分布を示した図である。
【図６】（ａ）従来技術に係る複合材料Ｂの断面の電子
顕微鏡写真である。 （ｂ）（ａ）のハイライト部（撮影データ部以外はボイ
ド）の分布を示した図である。
顕微鏡写真である。 （ｂ）（ａ）のハイライト部（撮影データ部以外はボイ
ド）の分布を示した図である。
【図７】長繊維炭素繊維からなる織物をフィラーとして
有する複合材料を示す図（モデル図）である。
有する複合材料を示す図（モデル図）である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） (Ｃ２２Ｃ 47/06 (Ｃ２２Ｃ 47/06 101:00） 101:00）
Claims (5)
- 【請求項１】 気相成長炭素繊維と金属とからなる複合
材料において前記金属と濡れ性の良いフィラーが添加さ
れてなることを特徴とする複合材料。 - 【請求項２】 上記金属がアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金であり、かつ、上記フィラーが硼酸アルミニウ
ムであることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。 - 【請求項３】 上記硼酸アルミニウムが硼酸アルミニウ
ムウィスカであることを特徴とする請求項２に記載の複
合材料。 - 【請求項４】 上記気相成長炭素繊維が、羽毛状繊維体
であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
れかに記載の複合材料。 - 【請求項５】 気相成長炭素繊維及び硼酸アルミニウム
を溶媒に分散した後容器に移し、その後上記溶媒を除去
して気相成長炭素繊維からなる繊維層を形成し、次いで
圧力容器内に繊維層、フィルタ、金属を載置し、次いで
圧力容器内を真空状態とするとともに金属を加熱溶融さ
せ、該繊維層に溶融金属を加圧含浸させることを特徴と
する複合材料の製造方法。
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| JP2000400952A JP4053729B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 複合材料及びその製造方法 |
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| JP2000400952A JP4053729B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 複合材料及びその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2011148978A1 (ja) | 2010-05-27 | 2011-12-01 | 矢崎総業株式会社 | 誘導モータの回転子及びそれを用いた誘導モータ |
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| KR102201539B1 (ko) * | 2019-09-23 | 2021-01-12 | 재단법인대구경북과학기술원 | 금속복합 방열 기판 및 이의 제조방법 |
-
2000
- 2000-12-28 JP JP2000400952A patent/JP4053729B2/ja not_active Expired - Fee Related
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