JP6153702B2 - 熱伝導率可変材料 - Google Patents
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Description
本実施形態の熱伝導率可変材料に用いる高分子材料は、弾性を有し、分散された状態の上記磁気分極粒子を保持できる材料であれば特に限定されない。当該高分子材料の例としては、ポリウレタン、シリコンゴム、エチレン―プロピレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリスチレン、エチレン―酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、その他使用温度においてゴム状あるいは、ゲル状の高分子材料が挙げられる。また、当該高分子材料は可塑剤を含んでいても良い。
本実施形態の熱伝導率可変材料に用いる磁気分極粒子は、上記高分子材料よりも高い熱伝導率を有し、磁場作用により磁気分極する性質を有していれば良い。当該磁気分極粒子の例としては、純鉄、電磁軟鉄、方向性ケイ素鋼、Mn−Znフェライト、Ni−Znフェライト、マグネタイト、コバルト、ニッケル等を含有する粒子が挙げられる。当該磁気分極粒子のその他の例として、配向により高熱伝導性が促されるコンポジット系粒子も挙げられる。当該磁気分極粒子は、1種又は2種以上を用いることができる。また、磁気分極粒子は、磁場作用により磁気分極する性質を有さない粒子と組み合わせて用いても良い。
(1)軟質ポリウレタン樹脂原料と、磁気分極粒子とを計量、混合し、混合材料を調製する混合材料調整工程
(2)上記混合材料調製工程にて調製した混合材料を、金型等に注入し硬化させる硬化工程
(3)所望の寸法に成形する成形工程
上記熱伝導率可変材料を用いた熱制御装置について、図面を参照しつつ説明する。図1は、熱伝導率可変材料を用いた熱制御装置1の構成を示す概略図である。
せん断弾性率(kPa)は、JIS K-7312に準拠し、粘弾性測定装置MCR301(アントンパール社製)を用いて測定した。高分子材料の測定サンプルは、直径20mm、厚さ1mmであり、測定条件は、ひずみ制御方式で、温度25℃、周波数1Hz、せん断ひずみが0.001の測定値を記載した。
硬度は、JIS K-7312に準拠して測定した。測定サンプルは、直径30mm×厚み12.5mmの円柱形状の高分子材料であり、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置し、硬度計(高分子計器社製、アスカーC型硬度計、加圧面高さ:3mm)を用い、加圧面を接触させてから30秒後の硬度を測定した。
・カルボニル鉄
鉄(品名:CI―SM:平均粒子径2.40μm:BASF社製)
・アトマイズ鉄
鉄(品名:Iron powder:平均粒子径89.26μm:和光純薬工業社製)
・還元鉄
鉄(品名:DG−IP#80:平均粒子径218.1μm:DOWAエレクトロニクス社製)
なお、上記平均粒子径は、以下の方法によって測定した。
島津レーザ回折式粒度分布測定装置SALD2200にて測定した。本明細書において平均粒子径は、水分散液の状態で、レーザ回折式粒度分布測定装置にて測定した粒度分布を体積基準で微粒側から積算した場合の50%粒子径(メディアン径D50)をいう。
1)熱伝導率
熱伝導率は、得られた熱伝導率可変材料から縦100mm、横50mm、厚さ4mmのサンプルを切り出し、当該サンプルの厚さ方向に、電磁石(玉川製作所社製TM―YS4E)によって表2に記載の強度の磁場を印加し、その状態で熱伝導率測定計(京都電子工業社製QTM−500−PD−13絶縁プローブ使用)によって測定した。当該測定は、雰囲気温度25℃で行った。同様の測定を各磁束密度について3回行い、その平均値を表2に示す。また、実施例2、9、及び10については、同様の条件で表3に記載の強度の磁場を印加して熱伝導率を測定した。同一のサンプルについて、同様の測定を10回行った結果を表3に示す。
2)熱伝導率変化率
熱伝導率変化率は、磁場作用がない状態(磁場を印加していない状態)の熱伝導率可変材料の熱伝導率を100%とし、磁場作用を与える(磁場を印加する)ことによる熱伝導率の変化の度合いを表す。数値が大きい方がより大きく熱伝導率が変化したことを意味する。熱伝導率変化率は、以下の式により求めた。
熱伝導率変化率(%)=表2及び表3に記載の強度の磁場を印加したときの熱伝導率可変材料の熱伝導率/磁場作用がない状態の熱伝導率可変材料の熱伝導率×100
11 熱伝導率可変材料
12 磁場印加手段
13 磁気分極粒子
2 熱制御対象物
Claims (4)
- 高分子材料中に、前記高分子材料よりも高い熱伝導率を有し、磁場作用により磁気分極する性質を有する粒子、及び/又は電場作用により電気分極する性質を有する粒子が分散しており、
磁場及び/又は電場を印加することによって前記粒子の少なくとも一部が相互に接触し熱伝導率が上昇することを特徴とする、熱伝導率可変材料。 - 前記高分子材料は、せん断弾性率が1000kPa以下であることを特徴とする、請求項1に記載の熱伝導率可変材料。
- 請求項1又は2に記載の熱伝導率可変材料を用いた熱制御装置。
- 請求項1又は2に記載の熱伝導率可変材料を用いた熱制御方法。
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