WO2023120096A1 - 複合部材 - Google Patents

複合部材 Download PDF

Info

Publication number
WO2023120096A1
WO2023120096A1 PCT/JP2022/044414 JP2022044414W WO2023120096A1 WO 2023120096 A1 WO2023120096 A1 WO 2023120096A1 JP 2022044414 W JP2022044414 W JP 2022044414W WO 2023120096 A1 WO2023120096 A1 WO 2023120096A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
composite member
particles
inorganic substance
radio wave
organic particles
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/044414
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直樹 栗副
勇太 林
達郎 吉岡
夏希 佐藤
亮介 澤
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2023120096A1 publication Critical patent/WO2023120096A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
    • H01Q15/08—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism formed of solid dielectric material

Definitions

  • the present invention relates to composite members.
  • Patent Document 1 discloses a dielectric lens made of plastic to which an appropriate amount of ferroelectric powder is added. Patent Document 1 discloses that a dielectric lens can be designed to be lighter and stronger than a dielectric lens made of ceramic alone, and to have a higher dielectric constant than a dielectric lens made of plastic alone or fiber-reinforced plastic alone. is disclosed.
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art.
  • Another object of the present invention is to provide a composite member which is superior in durability to a composite member using a resin matrix and whose radio wave characteristics can be controlled.
  • a composite member includes a plurality of inorganic substance particles, and has a matrix portion formed by bonding the plurality of inorganic substance particles to each other.
  • the composite member includes organic particles present in a dispersed state inside the matrix portion, and a radio wave absorbing material present in a dispersed state inside the matrix portion.
  • the matrix part contains at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of a composite member according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the transmitting portion according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the shielding portion according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the sensor according to this embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing sensors used in the simulation.
  • FIG. 6 shows the radiation pattern when the ABS covers the sensor.
  • FIG. 7 shows a radiation pattern when the sensor is covered with glass.
  • FIG. 8 shows the radiation pattern when the sensor is covered with aluminum oxide.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between relative permittivity and radiation angle.
  • FIG. 10 is a diagram showing radiation patterns in the XZ plane measured for Sample 1.
  • FIG. 10 is a diagram showing radiation patterns in the XZ plane measured for Sample 1.
  • FIG. 11 is a diagram showing radiation patterns in the YZ plane measured for Sample 1.
  • FIG. 12 is a diagram showing radiation patterns in the XZ plane measured for sample 2.
  • FIG. 13 is a diagram showing the radiation pattern in the YZ plane measured for sample 2.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration in which the sensor is not covered with a shielding plate.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration in which half of the sensor is covered with a shielding plate.
  • FIG. 16 is a diagram showing a radiation pattern when the sensor is not covered with a shielding plate.
  • FIG. 17 is a diagram showing a radiation pattern when half of the sensor is covered with a shielding plate.
  • FIG. 18 is a photograph showing an example of a composite member including shielding portions and transmitting portions.
  • 19 is a diagram showing a backscattered electron image of Sample 5.
  • FIG. 20 is a diagram showing a backscattered electron image of Sample 6.
  • FIG. 21 is an image obtained by binarizing the backscattered electron image of Sample 5.
  • FIG. 22 is a binarized backscattered electron image of Sample 6.
  • a composite member 1 according to this embodiment includes a transmitting portion 2 and a shielding portion 3 .
  • the transmission section 2 includes a matrix section 10 and organic particles 20.
  • the shielding portion 3 includes a matrix portion 10 and a radio wave absorbing material 30.
  • the composite member 1 according to this embodiment includes a matrix portion 10, organic particles 20, and a radio wave absorber 30.
  • FIG. 1 shows that the composite member 1 according to this embodiment includes a matrix portion 10, organic particles 20, and a radio wave absorber 30.
  • the transmitting portion 2 does not contain the radio wave absorbing material 30 and the shielding portion 3 does not contain the organic particles 20 . That is, the volume ratio of the organic particles 20 in the transmissive portion 2 is greater than the volume ratio of the organic particles 20 in the shielding portion 3 . Also, the volume ratio of the radio wave absorbing material 30 in the transmitting portion 2 is smaller than the volume ratio of the radio wave absorbing material 30 in the shielding portion 3 . However, the transmitting portion 2 may contain the radio wave absorbing material 30 and the shielding portion 3 may contain the organic particles 20 .
  • the matrix portion 10 includes a plurality of inorganic substance particles 11 and is formed by bonding the plurality of inorganic substance particles 11 to each other. Moreover, the matrix portion 10 may include a bonding portion 12 that bonds each of the plurality of inorganic substance particles 11 . Adjacent inorganic material particles 11 are bonded via bonding portions 12, whereby the inorganic material particles 11 are bonded three-dimensionally to each other, so that the composite member 1 having high mechanical strength can be obtained.
  • the plurality of inorganic substance particles 11 may have a portion where each of the plurality of inorganic substance particles 11 is directly bonded without intervening the bonding portion 12 .
  • the inorganic substance particles 11 may be in a state of point contact, or may be in a plane contact state in which the surfaces of the inorganic substance particles 11 are in contact with each other.
  • the joints 12 may exist between adjacent inorganic substance particles 11 .
  • the bonding portion 12 may be in direct contact with the inorganic substance particles 11 .
  • the bonding portion 12 may cover at least part of the surface of each of the plurality of inorganic substance particles 11 , or may cover the entire surface of each of the plurality of inorganic substance particles 11 . Due to the existence of the bonding portions 12, the inorganic substance particles 11 and the bonding portions 12 are firmly bonded, so that the composite member 1 having excellent denseness and mechanical strength can be obtained.
  • the matrix part 10 contains at least one of metal oxide and metal oxide hydroxide.
  • An inorganic substance containing at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide may be contained in at least one of the plurality of inorganic substance particles 11 and the bonding portions 12 . That is, the inorganic substance may be contained in either one of the plurality of inorganic substance particles 11 or the bonding portions 12 , or may be contained in both the plurality of inorganic substance particles 11 and the bonding portions 12 .
  • At least one of the metal oxide and metal oxide hydroxide preferably contains at least one metal element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals and semimetals.
  • alkaline earth metals include beryllium and magnesium, in addition to calcium, strontium, barium and radium.
  • Base metals include aluminum, zinc, gallium, cadmium, indium, tin, mercury, thallium, lead, bismuth and polonium.
  • Metalloids include boron, silicon, germanium, arsenic, antimony and tellurium.
  • the inorganic substance preferably contains at least one metal element selected from the group consisting of zinc, aluminum and magnesium. Inorganic substances containing these metal elements can be easily formed into joints 12 derived from inorganic substances by a pressure heating method as described later.
  • the metal oxide may contain, for example, at least one selected from the group consisting of zinc oxide, magnesium oxide, and a complex of zinc oxide and magnesium oxide.
  • a composite member 1 with high durability can be obtained from such a metal oxide.
  • the oxides of metal elements described above may include phosphates, silicates, aluminates and borates in addition to compounds in which only oxygen is bonded to metal elements.
  • the inorganic substance constituting the inorganic substance particles 11 may be a composite anion compound containing the metal element.
  • a complex anion compound is a substance containing a plurality of anions in a single compound, and examples thereof include acid fluorides, acid chlorides, and oxynitrides.
  • the metal oxide hydroxide may contain, for example, aluminum oxide hydroxide.
  • aluminum oxide hydroxides include boehmite represented by the AlOOH composition formula. Boehmite is insoluble in water and hardly reacts with acids and alkalis at room temperature, so it has high chemical stability. Furthermore, boehmite has a dehydration temperature as high as about 500° C., and thus has excellent heat resistance. Moreover, since boehmite has a specific gravity of about 3.07, when the composite member 1 contains boehmite, it is possible to obtain the composite member 1 that is lightweight and has excellent chemical stability.
  • the inorganic substance particles 11 may be particles containing only the boehmite phase, and contain a mixed phase of boehmite and aluminum oxide or aluminum hydroxide other than boehmite. It may be particles.
  • the inorganic substance particles 11 may be particles in which a phase containing boehmite and a phase containing gibbsite (Al(OH) 3 ) are mixed. Adjacent inorganic substance particles 11 are preferably bonded via at least one of aluminum oxide and oxide hydroxide.
  • the inorganic substance particles 11 are not bound with an organic binder containing an organic compound, nor are they bound with an inorganic binder containing inorganic substances other than oxides and hydroxides of aluminum.
  • the adjacent inorganic substance particles 11 are bonded via at least one of aluminum oxide and oxide hydroxide, the aluminum oxide and oxide hydroxide may be crystalline, It may be amorphous.
  • the abundance of the boehmite phase is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more.
  • the ratio of the boehmite phase in the composite member 1 can be obtained by measuring the X-ray diffraction pattern of the composite member 1 by the X-ray diffraction method and then performing Rietveld analysis.
  • the bonding portion 12 may contain a boehmite phase.
  • the plurality of inorganic substance particles 11 may contain aluminum nitride.
  • Aluminum nitride has high electrical resistance and high dielectric strength, and exhibits extremely high thermal conductivity as a ceramic material.
  • the plurality of inorganic substance particles 11 may not be bound by an organic binder containing an organic compound, and may not be bound by an inorganic binder other than the boehmite phase.
  • the composite member 1 can be formed by heating a mixture of inorganic powder and water while pressurizing, and there is no need to use a reaction accelerator or the like. Therefore, since the composite member 1 does not contain impurities derived from organic binders, inorganic binders, and reaction accelerators, it is possible to maintain the original properties of aluminum nitride and boehmite.
  • the inorganic substance contained in the matrix part 10 more preferably contains at least one of oxides and oxide hydroxides of the above metal elements as a main component. That is, the inorganic substance preferably contains 50 mol % or more, more preferably 80 mol % or more, and even more preferably 90 mol % or more of at least one of the oxide and oxide hydroxide of the metal element. . Also, the composite member 1 preferably contains at least one of an oxide and a hydroxide oxide as a main component.
  • the inorganic substance contained in the matrix part 10 is preferably polycrystalline. Since the inorganic substance contained in the matrix part 10 is polycrystalline, the composite member 1 can be obtained with higher durability than when the inorganic substance is amorphous.
  • the inorganic substance particles 11 are more preferably crystalline particles containing at least one metal element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals and semi-metals.
  • the inorganic substance particles 11 are preferably crystalline particles containing at least one of oxides and oxide hydroxides of the metal element. More preferably, the inorganic substance particles 11 are crystalline particles whose main component is at least one of oxides and oxide hydroxides of the metal element.
  • the inorganic substance particles 11 preferably contain 80 mol % or more, more preferably 90 mol % or more, and even more preferably 95 mol % or more of at least one of the metal element oxide and oxide hydroxide. .
  • the inorganic substance may be a single crystal or a polycrystal.
  • the inorganic substance contained in the composite member 1 preferably does not contain a calcium compound hydrate.
  • the calcium compound referred to herein includes tricalcium silicate (alite, 3CaO.SiO2 ), dicalcium silicate (belite, 2CaO.SiO2 ) , calcium aluminate ( 3CaO.Al2O3 ) , and calcium aluminoferrite. ( 4CaO.Al2O3.Fe2O3 ) and calcium sulfate ( CaSO4.2H2O ) .
  • the porosity in the cross section of the composite member 1 may exceed 20% and the strength may decrease.
  • the inorganic substance preferably does not contain the calcium compound hydrate.
  • the inorganic substance contained in the composite member 1 preferably does not contain phosphate cement, zinc phosphate cement, and calcium phosphate cement. Since the inorganic substance does not contain these cements, the porosity in the cross section of the composite member 1 is reduced, so that the mechanical strength can be increased.
  • the average particle size of the plurality of inorganic substance particles 11 is not particularly limited.
  • the average particle diameter of the inorganic substance particles 11 is preferably 50 nm or more and 50 ⁇ m or less, more preferably 300 nm or more and 30 ⁇ m or less, and even more preferably 300 nm or more and 20 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter of the inorganic substance particles 11 is within this range, the inorganic substance particles 11 are strongly bonded to each other, and the strength of the composite member 1 can be increased.
  • the value of "average particle size” is measured using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), and several to several tens of fields of view. A value calculated as an average value of the particle diameters of the particles observed inside is adopted.
  • the shape of the inorganic substance particles 11 is not particularly limited, but can be spherical, for example. Further, the inorganic substance particles 11 may be whisker-like (needle-like) particles or scale-like particles. Whisker-like particles or scale-like particles have a higher contact with other particles than spherical particles, and the strength of the composite member 1 tends to be improved. Therefore, by using particles having such a shape as the inorganic substance particles 11, it is possible to increase the strength of the composite member 1 as a whole.
  • the inorganic substance contained in the composite member 1 does not substantially contain hydrates.
  • the inorganic substance does not substantially contain hydrates means that the inorganic substance is not intentionally made to contain hydrates. Therefore, when a hydrate is mixed in an inorganic substance as an unavoidable impurity, the condition that "the inorganic substance does not substantially contain a hydrate" is satisfied. Since boehmite is a metal oxide hydroxide, it is not included in hydrates in the present specification.
  • the joint portion 12 preferably contains an amorphous inorganic compound.
  • the joint portion 12 may be a portion containing only an amorphous inorganic compound, or may be a portion containing a mixture of an amorphous inorganic compound and a crystalline inorganic compound. .
  • the joint portion 12 may be a portion in which a crystalline inorganic compound is dispersed inside an amorphous inorganic compound.
  • the amorphous inorganic compound and the crystalline inorganic compound may have the same chemical composition, or may have different chemical compositions. may have
  • the inorganic substance particles 11 and the bonding portions 12 contain the same metal element, and the metal element is preferably at least one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals and semi-metals. That is, it is preferable that the inorganic substance contained in the inorganic substance particles 11 and the amorphous inorganic substance contained in the joint portion 12 contain at least the same metal element.
  • the inorganic substance contained in the inorganic substance particles 11 and the amorphous inorganic substance contained in the joint portion 12 may have the same chemical composition or may have different chemical compositions.
  • both the inorganic substance contained in the inorganic substance particles 11 and the amorphous inorganic substance contained in the joint portion 12 may be zinc oxide (ZnO).
  • the inorganic substance contained in the inorganic substance particles 11 is ZnO
  • the amorphous inorganic substance contained in the joint portion 12 may be a zinc-containing oxide other than ZnO.
  • the organic particles 20 exist in a dispersed state inside the matrix portion 10 .
  • the organic particles 20 may be arranged between adjacent inorganic particles 11 .
  • the organic particles 20 may be surrounded by the joints 12 , or may be surrounded by the inorganic particles 11 and the joints 12 .
  • the shape of the organic particles 20 is not particularly limited, and examples thereof include spherical, scale-like, needle-like, fibrous, plate-like, disk-like, and irregular shapes.
  • the dielectric constant of the organic particles 20 is different from that of the matrix portion 10 . That is, the dielectric constant of the organic particles 20 may be higher than that of the matrix portion 10 . Also, the dielectric constant of the organic particles 20 may be smaller than that of the matrix portion 10 . Since the matrix part 10 and the organic particles 20 have different relative dielectric constants, the relative dielectric constant of the composite member 1 can be changed compared to a member composed of the matrix part 10 that does not contain the organic particles 20 . By changing the relative dielectric constant, it becomes possible to change the radiation angle of radio waves that pass through the composite member 1 . Therefore, by adjusting the type and amount of addition of the organic particles 20, it is possible to adjust the radiation angle of the radio waves that pass through the composite member 1. FIG.
  • the organic particles 20 may contain at least one of cellulose particles and resin particles. Since these materials often have significantly different dielectric constants than inorganic substances, they can effectively change the dielectric constant of the composite member 1 .
  • the resin particles may contain at least one resin selected from the group consisting of fluororesin, ABS, acrylic resin, polyethylene terephthalate, polypropylene and polycarbonate. For example, since fluororesin has a low relative dielectric constant, even when a small amount of fluororesin is added, the relative dielectric constant of the composite member 1 can be made smaller than that of the matrix portion 10 alone.
  • Fluororesins include, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), perfluoroalkoxy fluororesin (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene At least one selected from the group consisting of fluoropropylene copolymer (FEP), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), and ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) good.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PCTFE polychlorotrifluoroethylene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PVDF polyvinyl fluoride
  • PFA perfluoroalkoxy fluororesin
  • FEP fluoropropylene copolymer
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • the thermal conductivity of the matrix portion 10 may be higher than that of the organic particles 20. As a result, heat is easily dissipated through the matrix portion 10, so that the heat dissipating property of the composite member 1 can be enhanced. Therefore, even when the composite member 1 is continuously irradiated with radio waves, the temperature rise of the composite member 1 can be suppressed. As a result, the radiation characteristics of the composite member 1 can be stabilized.
  • the thermal conductivity of the matrix portion 10 may exceed 1 W/m ⁇ K.
  • the thermal conductivity of the matrix portion 10 may be 5 W/m ⁇ K or more.
  • the thermal conductivity of the matrix portion 10 may be 500 W/m ⁇ K or less.
  • the thermal conductivity of the organic particles 20 may be 1 W/m ⁇ K or less.
  • the thermal conductivity of the organic particles 20 may be 0.01 W/m ⁇ K or more.
  • the thermal conductivity of the matrix portion 10 can be measured according to JIS R1611:2010.
  • the thermal conductivity of the organic particles 20 can be measured according to JIS A1412-2:1999.
  • the average particle size of the organic particles 20 is not particularly limited.
  • the average particle diameter of the organic particles 20 may be 50 nm or more and 50 ⁇ m or less. When the average particle diameter of the organic particles 20 is within this range, the bonding between the inorganic particles 11 becomes strong, so that the strength of the composite member 1 can be increased.
  • the average particle diameter of the organic particles 20 may be 500 nm or more, or may be 1 ⁇ m or more. Also, the average particle diameter of the organic particles 20 may be 30 ⁇ m or less, or may be 10 ⁇ m or less.
  • the radio wave absorbers 30 exist in a dispersed state inside the matrix portion 10 .
  • the radio wave absorbing material 30 may be arranged between adjacent inorganic substance particles 11 . Further, the radio wave absorbing material 30 may be surrounded by the joint portion 12 or may be surrounded by the inorganic substance particles 11 and the joint portion 12 .
  • the shape of the radio wave absorber 30 is not particularly limited, and may be, for example, spherical, scale-like, needle-like, fibrous, plate-like, disk-like, and irregular.
  • the radio wave absorbing material 30 is a material that absorbs radio waves. By absorbing radio waves with the radio wave absorbing material 30 , it is possible to suppress the transmission of radio waves through the shielding portion 3 . Therefore, for example, when the composite member 1 is used as a cover for a radio wave sensor, the shielding portion 3 shields radio waves to narrow the detection area, thereby suppressing erroneous detection outside the detection area.
  • the radio wave absorbing material 30 can absorb radio waves by converting the energy of the radio waves into heat.
  • the wave absorbing material 30 may be a dielectric wave absorbing material, a magnetic wave absorbing material, a conductive wave absorbing material, or the like.
  • Dielectric radio wave absorbing materials absorb radio waves due to dielectric loss caused by the polarization reaction of molecules.
  • Dielectric radio wave absorbing materials may include carbon-containing materials in which carbon is dispersed in a dielectric such as rubber, urethane, or polystyrene.
  • Magnetic radio wave absorbing materials absorb radio waves due to the magnetic loss of the magnetic material.
  • the magnetic wave absorbing material may contain at least one selected from the group consisting of iron, nickel and ferrite.
  • Conductive radio wave absorbing materials absorb radio waves due to resistance loss inside the material.
  • the conductive radio wave absorbing material may contain at least one of metal and non-metal.
  • the metal may contain at least one selected from the group consisting of aluminum, copper, nickel and stainless steel.
  • the non-metal may contain carbon.
  • the radio wave absorber 30 preferably contains non-metal.
  • the radio wave absorber 30 may contain, for example, carbon, or may be carbon. Since carbon has low reactivity, the durability of the composite member 1 can be further improved. Carbon may contain, for example, at least one selected from the group consisting of carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotube and diamond.
  • the radio wave absorbing material 30 is partially ubiquitous. Specifically, the volume ratio of the radio wave absorbing material 30 in the shielding portion 3 is greater than the volume ratio of the radio wave absorbing material 30 in the transmitting portion 2 . Therefore, the transmitting portion 2 easily transmits radio waves, and the shielding portion 3 hardly transmits radio waves. Therefore, for example, when the composite member 1 is used for an electric wave sensor, the detection area of the electric wave sensor can be narrowed down to a desired range by adjusting the area of the shielding portion 3 .
  • the radio wave absorber 30 contains non-metal and may be partially ubiquitous. Since the non-metal suppresses the reflection of radio waves, the radio waves can be shielded more effectively. Specifically, the radio wave absorber 30 contains carbon and may be partially ubiquitous.
  • the volume ratio of the inorganic substance particles 11 is preferably 30% or more. In this case, the obtained composite member 1 becomes a structure that makes it easy to utilize the properties of the inorganic substance particles 11 .
  • the volume ratio of the plurality of inorganic substance particles 11 is more preferably 40% or more, more preferably 50% or more. It is preferable that the volume ratio of the inorganic substance particles 11 is larger than the volume ratio of the joints 12 .
  • the volume ratio of the inorganic substance particles 11 can be the same as that of the composite member 1 described above. In other words, the volume ratio of the inorganic substance particles 11 in the transmission portion 2 may be 30% or more.
  • the volume ratio of the inorganic substance particles 11 in the shielding portion 3, can be the same volume ratio as in the composite member 1 described above. That is, the volume ratio of the inorganic substance particles 11 in the shielding portion 3 may be 30% or more.
  • the volume ratio of the organic particles 20 in the composite member 1 may be less than 50%. In this embodiment, the volume ratio of the organic particles 20 in the transmission portion 2 may be less than 50%. When the volume ratio of the organic particles 20 is less than 50%, the mechanical properties of the composite member 1 can be improved.
  • the volume ratio of the organic particles 20 may be 0.1% or more. When the volume ratio of the organic particles 20 is 0.1% or more, the dielectric constant of the composite member 1 can be changed more than the dielectric constant of the matrix portion 10 .
  • the volume ratio of the organic particles 20 may be 5% or more, 10% or more, or 20% or more. Also, the volume ratio of the organic particles 20 may be less than 40%.
  • the volume ratio of the radio wave absorber 30 in the composite member 1 may be 20% or more and less than 50%. In this embodiment, the volume ratio of the radio wave absorbing material 30 in the shielding part 3 may be 20% or more and less than 50%. When the volume ratio of the radio wave absorbing material 30 is 20% or more, radio waves can be absorbed more effectively. Moreover, since the volume ratio of the radio wave absorbing material 30 is less than 50%, the mechanical properties of the composite member 1 can be improved.
  • the volume ratio of the radio wave absorbing material 30 may be 25% or more, or may be 30% or more. Also, the volume ratio of the radio wave absorbing material 30 may be less than 45% or less than 40%.
  • the porosity in the cross section of the composite member 1 is preferably 20% or less. That is, when observing the cross section of the composite member 1, the average value of the ratio of pores per unit area is preferably 20% or less. When the porosity is 20% or less, cracks starting from the pores in the composite member 1 are suppressed, so that the bending strength of the composite member 1 can be increased.
  • the cross-sectional porosity of the composite member 1 is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 5% or less. The smaller the porosity in the cross section of the composite member 1, the more the cracks starting from the pores are suppressed, so the strength of the composite member 1 can be increased.
  • the porosity can be obtained as follows. First, the cross section of the composite member 1 is observed to distinguish between pores and non-pores. Then, the unit area and the area of pores in the unit area are measured, the ratio of pores per unit area is obtained, and the obtained value is taken as the porosity. It is more preferable to obtain the ratio of pores per unit area at a plurality of locations on the cross section of the composite member 1, and then use the average value of the ratios of pores per unit area as the porosity. When observing the cross section of the composite member 1, an optical microscope, a scanning electron microscope (SEM), or a transmission electron microscope (TEM) can be used. Also, the unit area and the area of pores in the unit area may be measured by binarizing the image observed with a microscope.
  • SEM scanning electron microscope
  • TEM transmission electron microscope
  • the size of the pores present inside the composite member 1 is not particularly limited, it is preferably as small as possible.
  • the small size of the pores suppresses cracks originating from the pores, so that the strength of the composite member 1 can be increased and the machinability of the composite member 1 can be improved.
  • the pore size of the composite member 1 is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, and even more preferably 100 nm or less.
  • the size of the pores present inside the composite member 1 can be determined by observing the cross section of the composite member 1 with a microscope, similarly to the porosity described above.
  • the organic particles 20 do not exist continuously from the surface of the matrix portion 10 to the inside.
  • the organic particles 20 existing on the surface of the matrix portion 10 may be deteriorated by coming into contact with oxygen and water vapor in the air.
  • the organic particles 20 present continuously from the surface to the inside of the matrix portion 10 may also deteriorate due to oxidation degradation of the organic particles 20 present on the surface of the matrix portion 10 . Therefore, from the viewpoint of further suppressing deterioration of the organic particles 20, it is preferable that the organic particles 20 do not exist continuously from the surface of the matrix portion 10 to the inside.
  • the radio wave absorbing material 30 does not exist continuously from the surface of the matrix portion 10 to the inside.
  • the organic particles 20 and the radio wave absorbing material 30 do not exist continuously from the surface to the inside of the matrix portion 10 .
  • the thickness of the composite member 1 is not particularly limited, it can be, for example, 50 ⁇ m or more.
  • the composite member 1 of this embodiment is formed by a pressure heating method, as described later. Therefore, the composite member 1 having a large thickness can be easily obtained.
  • the thickness of the composite member 1 can be 1 mm or more, and can be 1 cm or more.
  • the upper limit of the thickness of the composite member 1 is not particularly limited, it can be set to 50 cm, for example.
  • the composite member 1 includes a plurality of inorganic substance particles 11 and has the matrix portion 10 formed by bonding the plurality of inorganic substance particles 11 to each other.
  • the composite member 1 includes organic particles 20 dispersed inside the matrix portion 10 and radio wave absorbers 30 dispersed inside the matrix portion 10 .
  • the matrix portion 10 contains at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide.
  • the composite member 1 By including the organic particles 20 in the composite member 1 , it is possible to give the composite member 1 a dielectric constant different from that of the matrix portion 10 . As a result, the composite member 1 can achieve a radiation angle different from that of the matrix portion 10 . In addition, since the organic particles 20 are dispersed inside the matrix portion 10, they are less likely to come into direct contact with moisture in the atmosphere, and are less likely to deteriorate. Furthermore, since the composite member 1 includes the radio wave absorbing material 30, the intensity of radio waves passing through the composite member 1 can be reduced. Therefore, according to the composite member 1 according to the present embodiment, the durability is excellent as compared with the case of using the resin matrix, and the radio wave characteristics can be controlled.
  • the composite member 1 according to the present embodiment is excellent in durability and can control radio wave characteristics, so that it can be suitably used, for example, as a cover for a radio wave sensor.
  • the composite member 1 can be suitably used as a dielectric lens.
  • the composite member 1 includes the transmitting portion 2 and the shielding portion 3
  • the transmitting portion 2 includes a matrix portion 10 and organic particles 20
  • the shielding portion 3 includes a matrix portion 10 and an electromagnetic wave absorbing material 30
  • the composite member 1 according to this embodiment is not limited to such a form.
  • the composite member 1 may include three or more portions with different volume ratios of the radio wave absorbers 30 .
  • the composite member 1 includes a portion in which the volume ratio of the organic particles 20 gradually decreases from the first end, which is one end of the composite member 1, toward the second end opposite to the first end. You can Moreover, the composite member 1 may include, for example, a portion in which the volume ratio of the radio wave absorber 30 gradually decreases from the second end to the first end.
  • the organic particles 20 may be uniformly dispersed throughout the composite member 1 . Since the organic particles 20 hardly interfere with the radio wave absorbing effect of the radio wave absorbing material 30 , even if they are uniformly dispersed throughout the composite member 1 , the effect is small.
  • the radio wave sensor 100 includes a composite member 1 and a sensor 110.
  • the composite member 1 is a dielectric lens.
  • Sensor 110 includes substrate 120 , transmitter 130 , and receiver 140 .
  • the transmitting section 130 and the receiving section 140 are provided on the substrate 120 .
  • the composite member 1 is arranged so as to cover the transmitter 130 and the receiver 140 .
  • the transmitting unit 130 is configured to transmit radio waves.
  • the receiving section 140 is configured to receive reflected waves of radio waves transmitted from the transmitting section 130 .
  • the radio waves emitted from the transmission unit 130 are electromagnetic waves having a frequency of 3000 GHz or less.
  • the frequency of radio waves may be 0.03 Hz or higher, or 3 GHz or higher. Further, the frequency of radio waves may be 300 GHz or less.
  • the frequency of radio waves may be 24 GHz, 60 GHz, 76 GHz, 79 GHz, 94 GHz or 140 GHz.
  • the radio wave sensor 100 includes the composite member 1, the transmitter 130, and the receiver 140.
  • the radio waves When radio waves are transmitted from the transmitter 130 , the radio waves pass through the composite member 1 .
  • the radio wave that has passed through the composite member 1 is applied to the object to be irradiated, and is reflected as a reflected wave from the object to be irradiated.
  • the reflected wave passes through the composite member 1 again and is received by the receiver 140 .
  • the composite member 1 has excellent durability compared to the case of using a resin matrix, and can control radio wave characteristics. Therefore, the composite member 1 used in the radio wave sensor 100 also has excellent durability, and the characteristics of radio waves transmitted from the transmitting section 130 can be controlled.
  • the radio wave characteristics of the radio wave sensor 100 can be easily adjusted by changing the radiation angle of radio waves by adjusting the composition of the organic particles 20, or by changing the radiation intensity of radio waves by adjusting the composition of the radio wave absorbing material 30. can be adjusted to
  • the radio wave sensor 100 may confirm the existence of the object to be irradiated and acquire the position information or speed information of the object to be irradiated. Also, the radio wave sensor 100 may acquire information such as breathing, heartbeat, and body motion of a person, and estimate or acquire the behavior or state of the person.
  • the radio wave sensor 100 is installed in, for example, a dressing room or a toilet, and can be used as a monitoring sensor or a human sensor.
  • the composite member 1 in which the inorganic substance contained in the composite member 1 is boehmite is manufactured by mixing hydraulic alumina, at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorber 30, and a solvent containing water, and then heating under pressure.
  • Hydraulic alumina is an oxide obtained by heat-treating aluminum hydroxide and contains ⁇ -alumina. Such hydraulic alumina has the property of bonding and hardening through hydration reactions. Therefore, by using the pressurized heating method, the hydration reaction of the hydraulic alumina progresses and the hydraulic alumina bonds with each other, and the crystal structure changes to boehmite, thereby forming the composite member 1. can.
  • the solvent containing water is preferably pure water or ion-exchanged water.
  • the water-containing solvent may contain an acidic substance or an alkaline substance in addition to water.
  • the solvent containing water may contain water as a main component, and may contain, for example, an organic solvent (for example, alcohol).
  • the amount of the solvent added to the hydraulic alumina is preferably an amount that allows the hydration reaction of the hydraulic alumina to proceed sufficiently.
  • the amount of solvent to be added is preferably 20 to 200% by mass, more preferably 50 to 150% by mass, relative to the hydraulic alumina.
  • the inside of the mold is filled with a mixture of hydraulic alumina, at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorber 30, and a solvent containing water.
  • the mold may be heated as necessary.
  • the inside of the mold becomes a high pressure state.
  • the hydraulic alumina is highly packed, and the hydraulic alumina particles are bonded to each other to increase the density.
  • the hydraulic alumina undergoes a hydration reaction to form boehmite and aluminum hydroxide on the surface of the hydraulic alumina particles.
  • the produced boehmite and aluminum hydroxide are mutually diffused between adjacent hydraulic alumina particles, and the hydraulic alumina particles are gradually bonded to each other. .
  • a dehydration reaction proceeds by heating, so that the crystal structure changes from aluminum hydroxide to boehmite. It is assumed that the hydration reaction of hydraulic alumina, the mutual diffusion between hydraulic alumina particles, and the dehydration reaction progress almost simultaneously. Then, the composite member 1 can be obtained by removing the compact from the inside of the mold.
  • the heating and pressurizing conditions for the mixture obtained by mixing the hydraulic alumina, at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorbing material 30, and the solvent containing water are such that the reaction between the hydraulic alumina and the solvent is There are no particular limitations as long as the condition is such that it progresses.
  • a mixture obtained by mixing hydraulic alumina, at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorber 30, and a solvent containing water is heated to 50 to 300° C. and at a pressure of 10 to 600 MPa. Pressurization is preferred.
  • the temperature when heating the mixture obtained by mixing the hydraulic alumina, at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorber 30, and the solvent containing water is 80 to 250 ° C.
  • the pressure when pressurizing the mixture obtained by mixing the hydraulic alumina, at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorber 30, and the solvent containing water is more preferably 50 to 600 MPa. , 200 to 600 MPa.
  • the composite member 1 in which the inorganic substance contained in the composite member 1 is boehmite is manufactured by mixing aluminum nitride powder, at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorbing material 30, and a solvent containing water, and then heating under pressure. be able to.
  • the solvent containing water is preferably pure water or ion-exchanged water.
  • the water-containing solvent may contain an acidic substance or an alkaline substance in addition to water.
  • the solvent containing water may contain water as a main component, and may contain, for example, an organic solvent (for example, alcohol).
  • the solvent containing water may contain ammonia.
  • the amount of solvent to be added to aluminum nitride is preferably an amount such that the hydrolysis reaction of aluminum nitride, which will be described later, proceeds to form aluminum hydroxide on the surface of aluminum nitride.
  • the amount of solvent to be added is preferably 5 to 100% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, relative to aluminum nitride.
  • the inside of the mold is filled with a mixture of aluminum nitride, at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorber 30, and a solvent containing water.
  • the mold is heated as necessary.
  • the inside of the mold becomes a high pressure state.
  • the aluminum nitride is highly packed, and the particles of aluminum nitride are bonded to each other to increase the density.
  • aluminum nitride reacts with water to form aluminum hydroxide on the surface of the aluminum nitride.
  • the produced aluminum hydroxide mutually diffuses between adjacent aluminum nitrides, and the aluminum nitrides are gradually connected to each other. After that, a dehydration reaction proceeds by heating, so that the crystal structure changes from aluminum hydroxide to boehmite. As a result, adjacent aluminum nitride grains are bound through the boehmite phase containing boehmite. Then, the composite member 1 can be obtained by removing the compact from the inside of the mold.
  • the heating and pressurizing conditions for the mixture obtained by mixing aluminum nitride and a solvent containing water are not particularly limited as long as the conditions allow the reaction between aluminum nitride and the solvent and the dehydration reaction of aluminum hydroxide to proceed. .
  • the temperature at which the mixture is heated is more preferably 80 to 250°C, more preferably 100 to 200°C.
  • the pressure when pressurizing the mixture is more preferably 50 to 600 MPa, further preferably 200 to 600 MPa.
  • a solvent is added to mixed powder containing inorganic powder and at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorber 30 .
  • the solvent is not particularly limited, for example, a solvent capable of partially dissolving the inorganic substance when the mixed powder is pressurized and heated can be used.
  • a solvent a solvent that can react with an inorganic substance to produce an inorganic substance different from the inorganic substance can be used.
  • at least one selected from the group consisting of acidic aqueous solutions, alkaline aqueous solutions, water, alcohols, ketones and esters can be used.
  • an aqueous solution with a pH of 1 to 3 can be used.
  • an aqueous solution with a pH of 10 to 14 can be used.
  • the acidic aqueous solution it is preferable to use an aqueous solution of an organic acid.
  • the alcohol it is preferable to use an alcohol having 1 to 12 carbon atoms.
  • the inside of the mold is filled with a mixture containing the mixed powder and solvent.
  • the mold may be heated as necessary.
  • the inside of the mold becomes a high pressure state.
  • the inorganic substance in the mixture is densified, and at the same time, the particles of the inorganic substance are bonded to each other.
  • the inorganic compound contained in the inorganic substance dissolves in the solvent under high pressure. Dissolved inorganic compounds enter the voids between the inorganic substances. By removing the solvent in the mixture in this state, a joint 12 derived from the inorganic substance is formed between the inorganic substances.
  • the solvent that reacts with an inorganic substance to produce an inorganic substance different from the inorganic substance
  • the inorganic compound that constitutes the inorganic substance reacts with the solvent under high pressure. Then, the other inorganic substance produced by the reaction is filled in the voids between the inorganic substances, and the bonding portion 12 derived from the other inorganic substance is formed.
  • the heating and pressurizing conditions for the mixture containing the inorganic substance and the solvent are not particularly limited as long as the conditions promote the dissolution of the surface of the inorganic substance when a solvent that partially dissolves the inorganic substance is used. .
  • the heating and pressurizing conditions for the mixture are such that when a solvent that reacts with an inorganic substance to produce an inorganic substance different from the inorganic substance is used as the solvent, the reaction between the inorganic substance and the solvent proceeds.
  • the temperature at which the mixture containing the inorganic substance and the solvent is heated is more preferably 80 to 250°C, more preferably 100 to 200°C.
  • the pressure when pressurizing the mixture containing the inorganic substance and the solvent is more preferably 50 to 400 MPa, further preferably 50 to 200 MPa. Then, the composite member 1 can be obtained by removing the compact from the inside of the mold.
  • a sintering method is known as a method for manufacturing inorganic members including ceramics.
  • the sintering method is a method of obtaining a sintered body by heating an aggregate of solid powder containing an inorganic substance at a temperature lower than the melting point.
  • the solid powder is heated to, for example, 1000° C. or higher. Therefore, even if an attempt is made to obtain the composite member 1 containing an organic substance with low heat resistance using a sintering method, the organic substance will carbonize due to heating at a high temperature.
  • the heating is performed at a low temperature of 300° C. or lower, so carbonization of the organic matter is unlikely to occur.
  • the powder of the inorganic substance is pressed while being heated, the inorganic substance aggregates to form the dense composite member 1 .
  • the composite member 1 having high strength can be obtained.
  • the method for manufacturing the composite member 1 according to the present embodiment includes a step of mixing hydraulic alumina, at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorber 30, and a solvent containing water to obtain a mixture. and pressurizing and heating the mixture.
  • the mixture is preferably heated and pressurized at a temperature of 50 to 300° C. and a pressure of 10 to 600 MPa.
  • the composite member 1 since the composite member 1 is formed under low temperature conditions, the obtained composite member 1 is mainly composed of the boehmite phase. Therefore, the composite member 1 that is lightweight and has excellent chemical stability can be obtained by a simple method.
  • a method for manufacturing the composite member 1 includes a step of mixing aluminum nitride particles, at least one of the organic particles 20 and the radio wave absorber 30, and a solvent containing water to obtain a mixture. and pressurizing and heating the mixture.
  • the mixture is preferably heated and pressurized at a temperature of 50 to 300° C. and a pressure of 10 to 600 MPa. Since the manufacturing method of the present embodiment uses a low heating temperature, aluminum nitride is bonded via the boehmite phase in the resulting composite member 1 . Therefore, it is possible to obtain the composite member 1 excellent in mechanical strength and chemical stability by a simple method.
  • a method for manufacturing a composite member 1 includes at least one of a solvent that dissolves an inorganic substance or a solvent that reacts with an inorganic substance, powder of an inorganic substance, organic particles 20, and a radio wave absorber 30. and obtaining a mixture.
  • the method includes pressurizing and heating the mixture.
  • the mixture is preferably heated and pressurized at a temperature of 50 to 300° C. and a pressure of 10 to 600 MPa.
  • the composite member 1 is molded under such low temperature conditions, so that changes in physical or chemical properties due to heat can be suppressed. Therefore, the composite member 1 applicable to various uses can be obtained.
  • ABS has a dielectric constant ( ⁇ r ) of 2.61 and a dielectric loss tangent (tan ⁇ ) of 0.007.
  • the dielectric constant of the glass was set to 5.5, and the dielectric loss tangent was set to 0.007.
  • Aluminum oxide has a dielectric constant of 9.8 and a dielectric loss tangent of 0.007. The dielectric constant and the dielectric loss tangent were obtained at a temperature of 25° C. and a frequency of 1 MHz.
  • the radiation pattern was analyzed by high-frequency three-dimensional electromagnetic field analysis software Ansys (registered trademark) HFSS.
  • Ansys registered trademark
  • HFSS high-frequency three-dimensional electromagnetic field analysis software
  • a Tx antenna with four elements aligned in the X direction and an Rx antenna with four elements aligned in the X direction were included, and the Tx antenna and the Rx antenna were aligned in the Y direction.
  • sensor was used.
  • the sensors were covered with ABS, glass, or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) plates.
  • the frequency is 24.15 GHz
  • the max DeltaS is 0.001%
  • the analysis time is 15 times
  • the radiation pattern is calculated from the operating gain (Realized Gain) obtained when 1 W is fed to the feed line of the Tx antenna at the Lumped Port. Analyzed.
  • the radiation angle ( ⁇ ) is the half of the total angle of the maximum output angle and the angle with the second highest output among the maximum points. .
  • the maximum output angle is taken as the radiation angle. It has been confirmed that the radiation pattern obtained by simulation analysis and the radiation pattern obtained by actual measurement are almost the same.
  • FIGS. 6 to 8 show the radiation patterns of ABS, glass and aluminum oxide, respectively. ⁇ in the figure indicates the radiation angle.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between relative permittivity and radiation angle. As shown in FIGS. 6 to 9, the radiation angle increases as the relative permittivity increases, confirming that the relative permittivity and the radiation angle are interrelated.
  • Example 1 First, as an inorganic material, hydraulic alumina BK-112 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. and having a median particle size of 16 ⁇ m was prepared. As the organic particles, polytetrafluoroethylene particles (manufactured by Taki Kagaku Co., Ltd., PTFE fine powder KTL-1N) were prepared. Then, after weighing PTFE so as to be 40% by volume with respect to the total of hydraulic alumina and PTFE, the hydraulic alumina and PTFE were mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixed powder. .
  • the mixed powder and the ion-exchanged water are mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixture. rice field.
  • the obtained mixture was filled inside a cylindrical molding die ( ⁇ 12) having an internal space.
  • a test sample was prepared by heating and pressurizing the mixture placed inside the mold under the conditions of 400 MPa, 180° C., and 20 minutes.
  • test sample was prepared in the same manner as sample 1, except that the test sample was prepared without the addition of PTFE.
  • Example 3 First, as an inorganic substance, aluminum nitride powder (purity: 3N) manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd. was prepared. As the organic particles, polytetrafluoroethylene particles (manufactured by Taki Kagaku Co., Ltd., PTFE fine powder KTL-1N) were prepared. Then, after weighing 40% by volume of PTFE with respect to the total of aluminum nitride and PTFE, aluminum nitride and PTFE were mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixed powder.
  • ion-exchanged water was weighed so as to be 80% by mass with respect to aluminum nitride, and then the mixed powder and ion-exchanged water were mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixture. .
  • the obtained mixture was filled inside a cylindrical molding die ( ⁇ 12) having an internal space.
  • a test sample was prepared by heating and pressurizing the mixture placed inside the mold under the conditions of 400 MPa, 180° C., and 20 minutes.
  • test sample was prepared in the same manner as sample 3, except that the test sample was prepared without the addition of PTFE.
  • the dielectric constant was measured using an impedance/material analyzer (Agilent E4991A RF) manufactured by Agilent Technologies.
  • the measurement temperature was 25° C. and the measurement frequency was 1 GHz.
  • the radiation patterns were actually measured for Sample 1 and Sample 2, and the radiation angle was obtained. Specifically, the XZ plane and YZ A surface radiation pattern was created. Then, for the parallel polarization (XZ-plane, Hori.) in the radiation pattern of the XZ plane and the vertical polarization (YZ-plane, Vert.) in the radiation pattern of the YZ plane, the angle at which the EIRP is 10 dB smaller than the maximum value is ⁇ Measured as a 10 dB angle.
  • the XZ plane radiation pattern measured for sample 1 is shown as pattern 1 in FIG.
  • FIG. 11 shows the radiation pattern in the YZ plane measured for sample 1 as pattern 2 .
  • FIG. 12 shows the XZ plane radiation pattern measured for sample 2 as pattern 3 .
  • FIG. 13 shows the radiation pattern in the YZ plane measured for sample 2 as pattern 4 .
  • Table 2 shows the relationship between each sample and the ⁇ 10 dB angle.
  • sample 1 had a larger -10 dB angle than sample 2. From this, it was found that the emission angle can be controlled by adding organic particles to the matrix portion of the inorganic material and changing the dielectric constant, as in the simulation results.
  • the radiation pattern when the sensor 210 is covered with a plate 220 made of boehmite is analyzed by simulation in the same manner as described above.
  • the radiation pattern when half of the sensor 210 is covered with a plate 220 made of boehmite and a shielding plate 230 made of carbon is analyzed by simulation in the same manner as described above.
  • FIG. 16 shows the radiation pattern when the sensor is not covered with the shielding plate.
  • FIG. 17 shows a radiation pattern when half of the sensor is covered with a shielding plate.
  • hydraulic alumina BK-112 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. and having a median particle size of 16 ⁇ m was prepared.
  • organic particles polytetrafluoroethylene particles (manufactured by Taki Kagaku Co., Ltd., PTFE fine powder KTL-1N) were prepared.
  • the hydraulic alumina and PTFE were mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixed powder.
  • the mixed powder and the ion-exchanged water are mixed using an agate mortar and pestle to obtain the mixture 1. Obtained.
  • graphite powder manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was prepared as a radio wave absorber. Then, after weighing graphite so as to be 30% by volume with respect to the hydraulic alumina, the hydraulic alumina and graphite were mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixed powder. Next, after weighing the ion-exchanged water so that it becomes 80% by mass with respect to the hydraulic alumina, the mixed powder and the ion-exchanged water are mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixture 2. Obtained.
  • the mixture 1 and the mixture 2 were substantially evenly filled in the inside of a cylindrical mold ( ⁇ 50) having an internal space.
  • a test sample was prepared by heating and pressurizing the mixture placed inside the mold under the conditions of 400 MPa, 180° C., and 20 minutes.
  • the composite member obtained by the above method is shown in the center of FIG.
  • a composite member including a carbon-introduced portion (shielding portion) into which carbon (graphite) is introduced and a non-introduced portion (transmissive portion) into which carbon is not introduced. was able to obtain
  • the carbon-unintroduced composite member produced from the mixture 1 is shown on the right side of FIG. 18, and the carbon-introduced composite member produced from the mixture 2 is shown on the left side of FIG.
  • Example 5 First, as an inorganic material, hydraulic alumina BK-112 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. and having a median particle size of 16 ⁇ m was prepared. As the organic particles, polytetrafluoroethylene particles (manufactured by Taki Kagaku Co., Ltd., PTFE fine powder KTL-1N) were prepared. Then, these were weighed so that the amount of PTFE was 40% by volume with respect to the total of hydraulic alumina and PTFE, and mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixed powder.
  • PTFE fine powder KTL-1N polytetrafluoroethylene particles
  • the mixed powder and the ion-exchanged water are mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixture. rice field.
  • the obtained mixture was filled inside a cylindrical molding die ( ⁇ 12) having an internal space.
  • a test sample was prepared by heating and pressurizing the mixture placed inside the mold under the conditions of 400 MPa, 180° C., and 20 minutes.
  • Example 6 As an inorganic material, hydraulic alumina BK-112 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. and having a median particle size of 16 ⁇ m was prepared. Graphite powder manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was prepared as a radio wave absorber. Then, these were weighed so that the graphite was 40% by volume with respect to the total of the hydraulic alumina and graphite, and then mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixed powder. Next, after weighing the ion-exchanged water so that it becomes 80% by mass with respect to the hydraulic alumina, the mixed powder and the ion-exchanged water are mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixture. rice field. Next, the obtained mixture was filled inside a cylindrical molding die ( ⁇ 12) having an internal space. A test sample was prepared by heating and pressurizing the mixture placed inside the mold under the conditions of 400 MPa, 180° C., and 20 minutes.
  • FIGS. 21 and 22 black portions are pores. Then, the area ratio of the pore portion was calculated from the binarized image, and the average value was taken as the porosity. From FIG. 21, the porosity of sample 5 was 0.57%. Moreover, from FIG. 22, the porosity of sample 6 was 0.50%. Porosity measurements showed that these composite members had low porosity. Since the porosity of the composite member is small, it is thought that cracks starting from the pores are suppressed in the composite member.

Landscapes

  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

複合部材（１）は、複数の無機物質粒子（１１）を含み、複数の無機物質粒子（１１）同士が互いに結合することにより形成されるマトリックス部（１０）と、マトリックス部（１０）の内部に分散した状態で存在する有機質粒子（２０）と、マトリックス部（１０）の内部に分散した状態で存在する電波吸収材（３０）とを備え、マトリックス部（１０）は金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくともいずれか一方を含有する。

Description

複合部材
　本発明は、複合部材に関する。
　従来、アンテナから発せられる電波を屈折させ、電波の進行方向を調整する誘電体レンズが知られている。特許文献１には、強誘電体の粉末を適量加えたプラスチックで形成された誘電体レンズが開示されている。特許文献１には、誘電体レンズは、セラミックス単体で構成した誘電体レンズよりも軽量、高強度で、かつプラスチック単体又は繊維強化プラスチック単体で形成した誘電体レンズよりも比誘電率を高く設計できることが開示されている。
特開２０００－１０１３３６号公報
　しかしながら、樹脂はセラミックスのような無機物質と比較し、大気中の水分などにより劣化するおそれがある。そのため、樹脂マトリックスを用いた誘電体レンズは、十分な耐久性が得られないおそれがある。また、樹脂は電波を透過しやすいため、従来の誘電体レンズ単体では、電波強度を制御することができないおそれがある。
　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、樹脂マトリックスを用いた場合と比較して耐久性に優れ、電波特性を制御することが可能な複合部材を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の態様に係る複合部材は、複数の無機物質粒子を含み、複数の無機物質粒子同士が互いに結合することにより形成されるマトリックス部を備える。複合部材は、マトリックス部の内部に分散した状態で存在する有機質粒子と、マトリックス部の内部に分散した状態で存在する電波吸収材とを備える。マトリックス部は金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくともいずれか一方を含有する。
図１は、本実施形態に係る複合部材の一例を示す平面図である。 図２は、本実施形態に係る透過部の一例を示す断面図である。 図３は、本実施形態に係る遮蔽部の一例を示す断面図である。 図４は、本実施形態に係るセンサの一例を示す断面図である。 図５は、シミュレーションで用いたセンサを示す図である。 図６は、ＡＢＳでセンサを覆った場合の放射パターンを示す図である。 図７は、ガラスでセンサを覆った場合の放射パターンを示す図である。 図８は、酸化アルミニウムでセンサを覆った場合の放射パターンを示す図である。 図９は、比誘電率と放射角度との関係を示すグラフである。 図１０は、サンプル１について測定したＸＺ面の放射パターンを示す図である。 図１１は、サンプル１について測定したＹＺ面の放射パターンを示す図である。 図１２は、サンプル２について測定したＸＺ面の放射パターンを示す図である。 図１３は、サンプル２について測定したＹＺ面の放射パターンを示す図である。 図１４は、遮蔽板でセンサを覆っていない場合の構成を示す図である。 図１５は、遮蔽板でセンサの半分を覆った場合の構成を示す図である。 図１６は、遮蔽板でセンサを覆っていない場合の放射パターンを示す図である。 図１７は、遮蔽板でセンサの半分を覆った場合の放射パターンを示す図である。 図１８は、遮蔽部と透過部とを含む複合部材の一例を示す写真である。 図１９は、サンプル５の反射電子像を示す図である。 図２０は、サンプル６の反射電子像を示す図である。 図２１は、サンプル５の反射電子像を二値化した画像である。 図２２は、サンプル６の反射電子像を二値化した画像である。
　以下、図面を用いて本実施形態に係る複合部材、電波センサ、及び複合部材の製造方法について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。
　［複合部材］
　図１に示すように、本実施形態に係る複合部材１は、透過部２と、遮蔽部３とを備えている。図２に示すように、透過部２はマトリックス部１０と有機質粒子２０とを備えている。図３に示すように、遮蔽部３はマトリックス部１０と電波吸収材３０とを備えている。すなわち、本実施形態に係る複合部材１は、マトリックス部１０と、有機質粒子２０と、電波吸収材３０とを備えている。
　透過部２のマトリックス部１０と、遮蔽部３のマトリックス部１０とは、化学的に結合している。これにより、全体として機械的強度の高い複合部材１を提供することができる。本実施形態において、透過部２には電波吸収材３０は含まれておらず、遮蔽部３には有機質粒子２０は含まれていない。すなわち、透過部２における有機質粒子２０の体積割合は、遮蔽部３における有機質粒子２０の体積割合よりも大きい。また、透過部２における電波吸収材３０の体積割合は、遮蔽部３における電波吸収材３０の体積割合より小さい。ただし、透過部２は電波吸収材３０を含んでいてもよく、遮蔽部３は有機質粒子２０を含んでいてもよい。
　マトリックス部１０は、複数の無機物質粒子１１を含み、複数の無機物質粒子１１同士が互いに結合することにより形成される。また、マトリックス部１０は、複数の無機物質粒子１１の各々を結合する結合部１２を含んでいてもよい。隣接する無機物質粒子１１が結合部１２を介して結合することにより、無機物質粒子１１同士が三次元的に結合するため、機械的強度の高い複合部材１を得ることができる。複数の無機物質粒子１１は結合部１２を介さず、複数の無機物質粒子１１の各々が直接結合する部分を有していてもよい。無機物質粒子１１同士は、点接触の状態であってもよく、無機物質粒子１１の表面同士が接触した面接触の状態であってもよい。
　結合部１２は、隣接する無機物質粒子１１の間に存在していてもよい。結合部１２は、無機物質粒子１１と直接接触していてもよい。また、結合部１２は、複数の無機物質粒子１１の各々の表面の少なくとも一部を覆っていてもよく、複数の無機物質粒子１１の各々の表面全体を覆っていてもよい。結合部１２が存在することにより、無機物質粒子１１と結合部１２が強固に結合することから、緻密性及び機械的強度に優れた複合部材１を得ることができる。
　マトリックス部１０は金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくともいずれか一方を含有している。金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくともいずれか一方を含有する無機物質は、複数の無機物質粒子１１及び結合部１２の少なくともいずれか一方に含まれていてもよい。すなわち、上記無機物質は、複数の無機物質粒子１１又は結合部１２のいずれか一方に含まれてもよく、複数の無機物質粒子１１及び結合部１２の両方に含まれてもよい。
　金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有していることが好ましい。本明細書において、アルカリ土類金属は、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びラジウムに加えて、ベリリウム及びマグネシウムを包含する。卑金属は、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、カドミウム、インジウム、すず、水銀、タリウム、鉛、ビスマス及びポロニウムを包含する。半金属は、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン及びテルルを包含する。これらの中でも、無機物質は、亜鉛、アルミニウム及びマグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有していることが好ましい。これらの金属元素を含有する無機物質は、後述するような加圧加熱法により、無機物質に由来する結合部１２を容易に形成することが可能となる。
　金属酸化物は、例えば酸化亜鉛、酸化マグネシウム、並びに酸化亜鉛と酸化マグネシウムとの複合体からなる群より選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。このような金属酸化物によって、耐久性の高い複合部材１を得ることができる。なお、上述の金属元素の酸化物は、金属元素に酸素のみが結合した化合物に加え、リン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩及びホウ酸塩を包含していてもよい。また、無機物質粒子１１を構成する無機物質は、上記金属元素を含む複合アニオン化合物であってもよい。複合アニオン化合物は、単一化合物中に複数のアニオンを含む物質であり、例として酸フッ化物、酸塩化物、酸窒化物を挙げることができる。
　金属酸化水酸化物は、例えばアルミニウム酸化水酸化物を含んでいてもよい。アルミニウム酸化水酸化物としては、ＡｌＯＯＨの組成式で示されるベーマイトが挙げられる。ベーマイトは、水に不溶であり、酸及びアルカリにも常温下では、ほとんど反応しないことから化学的安定性が高い。さらに、ベーマイトは、脱水温度が５００℃前後と高いことから耐熱性にも優れるという特性を有する。また、ベーマイトは、比重が３．０７程度であるため、複合部材１がベーマイトを含む場合には、軽量であり、かつ、化学的安定性に優れる複合部材１を得ることができる。
　マトリックス部１０に含まれる無機物質がベーマイトである場合、無機物質粒子１１は、ベーマイト相のみを含む粒子であってもよく、ベーマイトと、ベーマイト以外の酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムとの混合相を含む粒子であってもよい。例えば、無機物質粒子１１は、ベーマイトを含む相と、ギブサイト（Ａｌ（ＯＨ）３）を含む相が混合した粒子であってもよい。隣接する無機物質粒子１１は、アルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を介して結合していることが好ましい。すなわち、無機物質粒子１１は、有機化合物を含む有機バインダーで結合しておらず、アルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物以外の無機物質を含む無機バインダーでも結合していないことが好ましい。なお、隣接する無機物質粒子１１がアルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を介して結合している場合、当該アルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物は、結晶質であってもよく、非晶質であってもよい。
　複合部材１がベーマイトを含む場合、ベーマイト相の存在割合が５０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることがさらに好ましい。ベーマイト相の割合が増加することにより、軽量であり、かつ、化学的安定性及び耐熱性に優れた複合部材１を得ることができる。なお、複合部材１におけるベーマイト相の割合は、Ｘ線回折法により複合部材１のＸ線回折パターンを測定した後、リートベルト解析を行うことにより、求めることができる。
　マトリックス部１０に含まれる無機物質がベーマイトである場合、結合部１２がベーマイト相を含んでいてもよい。結合部１２がベーマイト相を含む場合、複数の無機物質粒子１１は、窒化アルミニウムを含んでいてもよい。窒化アルミニウムは、電気抵抗が大きく絶縁耐力も高い特性を有し、さらにセラミックス材料としては非常に高い熱伝導率を示す。複数の無機物質粒子１１は、有機化合物を含む有機バインダーで結合しておらず、ベーマイト相以外の無機バインダーでも結合していなくてもよい。また、後述するように、複合部材１は、無機物質の粉末と水との混合物を加圧しながら加熱することにより形成することができ、反応促進剤なども使用する必要がない。そのため、複合部材１は、有機バインダー及び無機バインダー、並びに反応促進剤に由来する不純物が存在しないことから、窒化アルミニウム及びベーマイト本来の特性を保持することが可能となる。
　マトリックス部１０に含まれる無機物質は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを主成分として含有することがより好ましい。すなわち、無機物質は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを５０ｍｏｌ％以上含有することが好ましく、８０ｍｏｌ％以上含有することがより好ましく、９０ｍｏｌ％以上含有することがさらに好ましい。また、複合部材１も、酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を主成分とすることが好ましい。
　マトリックス部１０に含まれる無機物質は、多結晶体であることが好ましい。マトリックス部１０に含まれる無機物質が多結晶体であることにより、無機物質がアモルファスである場合と比べて、耐久性の高い複合部材１を得ることができる。なお、無機物質粒子１１は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有する結晶質の粒子であることがより好ましい。また、無機物質粒子１１は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを含有する結晶質の粒子であることが好ましい。無機物質粒子１１は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを主成分とする結晶質の粒子であることがより好ましい。無機物質粒子１１は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを８０ｍｏｌ％以上含有することが好ましく、９０ｍｏｌ％以上含有することがより好ましく、９５ｍｏｌ％以上含有することがさらに好ましい。なお、無機物質は単結晶であってもよく、多結晶であってもよい。
　複合部材１に含まれる無機物質は、カルシウム化合物の水和物を含まないことが好ましい。ここでいうカルシウム化合物は、ケイ酸三カルシウム（エーライト、３ＣａＯ・ＳｉＯ２）、ケイ酸二カルシウム（ビーライト、２ＣａＯ・ＳｉＯ２）、カルシウムアルミネート（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３）、カルシウムアルミノフェライト（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）である。複合部材１に含まれる無機物質が上記カルシウム化合物の水和物を含む場合、複合部材１の断面における気孔率が２０％を超えて、強度が低下する可能性がある。そのため、無機物質は、上記カルシウム化合物の水和物を含まないことが好ましい。また、複合部材１に含まれる無機物質は、リン酸セメント、リン酸亜鉛セメント、及びリン酸カルシウムセメントも含まないことが好ましい。無機物質がこれらのセメントを含まないことにより、複合部材１の断面における気孔率が低下することから、機械的強度を高めることができる。
　複数の無機物質粒子１１の平均粒子径は、特に限定されない。無機物質粒子１１の平均粒子径は、５０ｎｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましく、３００ｎｍ以上２０μｍ以下であることがさらに好ましい。無機物質粒子１１の平均粒子径がこの範囲内であることにより、無機物質粒子１１同士が強固に結合し、複合部材１の強度を高めることができる。なお、本明細書において、「平均粒子径」の値としては、特に言及のない限り、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの観察手段を用い、数～数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用する。
　無機物質粒子１１の形状は特に限定されないが、例えば球状とすることができる。また、無機物質粒子１１は、ウィスカー状（針状）の粒子、又は鱗片状の粒子であってもよい。ウィスカー状粒子又は鱗片状粒子は、球状粒子と比べて他の粒子との接触性が高まり、複合部材１の強度が向上しやすい。そのため、無機物質粒子１１としてこのような形状の粒子を用いることにより、複合部材１全体の強度を高めることが可能となる。
　ここで、複合部材１に含まれる無機物質は、実質的に水和物を含まないことが好ましい。本明細書において、「無機物質は、実質的に水和物を含有しない」とは、無機物質に故意に水和物を含有させたものではないことを意味する。そのため、無機物質に水和物が不可避不純物として混入した場合は、「無機物質は、実質的に水和物を含有しない」という条件を満たす。なお、ベーマイトは金属酸化水酸化物であることから、本明細書においては水和物に包含されない。
　結合部１２は、非晶質の無機化合物を含むことが好ましい。具体的には、結合部１２は、非晶質の無機化合物のみを含む部位であってもよく、非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とが混在してなる部位であってもよい。また、結合部１２は、非晶質の無機化合物の内部に結晶質の無機化合物が分散した部位であってもよい。非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とが混在している場合、非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とは、同じ化学組成を有していてもよく、互いに異なる化学組成を有していてもよい。
　無機物質粒子１１及び結合部１２は同じ金属元素を含有し、当該金属元素はアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。すなわち、無機物質粒子１１に含まれる無機物質と、結合部１２に含まれる非晶質の無機物質は、少なくとも同じ金属元素を含有していることが好ましい。無機物質粒子１１に含まれる無機物質と、結合部１２に含まれる非晶質の無機物質は化学組成が同じであってもよく、化学組成が異なっていてもよい。具体的には、金属元素が亜鉛である場合、無機物質粒子１１に含まれる無機物質と結合部１２に含まれる非晶質の無機物質は、両方とも酸化亜鉛（ＺｎＯ）であってもよい。あるいは、無機物質粒子１１に含まれる無機物質はＺｎＯであるが、結合部１２に含まれる非晶質の無機物質はＺｎＯ以外の亜鉛含有酸化物であってもよい。
　有機質粒子２０は、マトリックス部１０の内部に分散した状態で存在する。有機質粒子２０がマトリックス部１０の内部に分散することにより、有機質粒子２０と酸素及び水蒸気との接触を抑制し、有機質粒子２０の劣化を抑えることができる。有機質粒子２０は隣接する無機物質粒子１１の間に配置されていてもよい。また、有機質粒子２０は結合部１２に囲われていてもよく、無機物質粒子１１と結合部１２とに囲われていてもよい。有機質粒子２０の形状は特に限定されず、例えば、球状、鱗片状、針状、繊維状、板状、円盤状、及び不定形状などが挙げられる。
　有機質粒子２０の比誘電率は、マトリックス部１０の比誘電率と異なっている。すなわち、有機質粒子２０の比誘電率は、マトリックス部１０の比誘電率よりも大きくてもよい。また、有機質粒子２０の比誘電率は、マトリックス部１０の比誘電率よりも小さくてもよい。マトリックス部１０と有機質粒子２０との比誘電率が異なっていることにより、有機質粒子２０を含まないマトリックス部１０からなる部材と比較し、複合部材１の比誘電率を変化させることができる。比誘電率が変わることにより、複合部材１を透過する電波の放射角度を変えることが可能になる。したがって、有機質粒子２０の種類及び添加量などを調整することにより、複合部材１を透過する電波の放射角度を調整することができる。
　有機質粒子２０は、セルロース粒子及び樹脂粒子の少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。これらの材料は、無機物質と比較して比誘電率が大きく異なる場合が多いことから、複合部材１の比誘電率を効果的に変えることができる。樹脂粒子は、フッ素樹脂、ＡＢＳ、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン及びポリカーボネートからなる群より選択される少なくとも一種の樹脂を含んでいてもよい。例えばフッ素樹脂は比誘電率が小さいことから、少量のフッ素樹脂を添加した場合であっても、マトリックス部１０単体と比較し、複合部材１の比誘電率を小さくすることができる。フッ素樹脂は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン－六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン－四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、及びエチレン－クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）からなる群より選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。
　マトリックス部１０の熱伝導率は有機質粒子２０の熱伝導率よりも高くてもよい。これにより、マトリックス部１０を介して熱が放熱されやすいことから、複合部材１の放熱性を高めることができる。そのため、複合部材１に電波を連続的に照射した場合であっても、複合部材１の温度上昇を抑制することができる。その結果、複合部材１の放射特性を安定化させることができる。マトリックス部１０の熱伝導率は１Ｗ／ｍ・Ｋを超えていてもよい。マトリックス部１０の熱伝導率は５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよい。マトリックス部１０の熱伝導率は５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。また、有機質粒子２０の熱伝導率は１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。有機質粒子２０の熱伝導率は０．０１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよい。マトリックス部１０の熱伝導率はＪＩＳ　Ｒ１６１１：２０１０の規定に基づいて測定することができる。有機質粒子２０の熱伝導率はＪＩＳ　Ａ１４１２－２：１９９９の規定に基づいて測定することができる。
　有機質粒子２０の平均粒子径は、特に限定されない。有機質粒子２０の平均粒子径は、５０ｎｍ以上５０μｍ以下であってもよい。有機質粒子２０の平均粒子径がこの範囲内であることにより、無機物質粒子１１同士の結合が強固になることから、複合部材１の強度を高めることができる。有機質粒子２０の平均粒子径は５００ｎｍ以上であってもよく、１μｍ以上であってもよい。また、有機質粒子２０の平均粒子径は３０μｍ以下であってもよく、１０μｍ以下であってもよい。
　電波吸収材３０は、マトリックス部１０の内部に分散した状態で存在する。電波吸収材３０がマトリックス部１０の内部に分散することにより、無機物質粒子１１同士の結合が強固になることから、複合部材１の強度を向上させることができる。電波吸収材３０は隣接する無機物質粒子１１の間に配置されていてもよい。また、電波吸収材３０は結合部１２に囲われていてもよく、無機物質粒子１１と結合部１２とに囲われていてもよい。電波吸収材３０の形状は特に限定されず、例えば球状、鱗片状、針状、繊維状、板状、円盤状、及び不定形状とすることができる。
　電波吸収材３０は、電波を吸収する材料である。電波吸収材３０で電波を吸収することにより、電波が遮蔽部３を透過するのを抑制することができる。そのため、例えば複合部材１を電波センサのカバーとして用いる場合には、遮蔽部３で電波を遮蔽して検知エリアを狭め、検知エリア外での誤検知を抑制することができる。電波吸収材３０は、電波のエネルギーを熱に変換することで電波を吸収することができる。電波吸収材３０は、誘電性電波吸収材料、磁性電波吸収材料、又は導電性電波吸収材料などであってもよい。
　誘電性電波吸収材料は分子の分極反応に起因する誘電損失によって電波を吸収する。誘電性電波吸収材料は、ゴム、ウレタン又はポリスチレンなどの誘電体にカーボンが分散されたカーボン含有物質を含んでいてもよい。
　磁性電波吸収材料は磁性材料の磁気損失によって電波を吸収する。磁性電波吸収材料は、鉄、ニッケル及びフェライトからなる群より選択される少なくとも一種を含んでいてもよい。
　導電性電波吸収材料は材料内部の抵抗損失によって電波を吸収する。導電性電波吸収材料は、金属及び非金属の少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。金属は、アルミニウム、銅、ニッケル及びステンレスからなる群より選択される少なくとも一種を含んでいてもよい。非金属はカーボンを含んでいてもよい。
　電波吸収材３０は、電波の反射を抑制する観点から、非金属を含んでいることが好ましい。電波吸収材３０は、例えばカーボンを含んでいてもよく、カーボンであってもよい。カーボンは反応性が低いことから、複合部材１の耐久性をさらに向上させることができる。カーボンは、例えば、カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ及びダイヤモンドからなる群より選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。
　本実施形態にかかる複合部材１において、電波吸収材３０は部分的に遍在している。具体的には、遮蔽部３における電波吸収材３０の体積割合は、透過部２における電波吸収材３０の体積割合より大きい。そのため、透過部２は電波を透過しやすく、遮蔽部３は電波を透過しにくい。したがって、例えば、複合部材１を電波センサに用いた場合に、遮蔽部３の領域を調整することにより、電波センサの検出領域を所望の範囲に絞り込むことができる。電波吸収材３０は非金属を含み、部分的に遍在していてもよい。非金属は電波の反射を抑制するため、より効果的に電波を遮蔽することができる。具体的には、電波吸収材３０はカーボンを含み、部分的に遍在していてもよい。
　複合部材１において、無機物質粒子１１の体積割合は３０％以上であることが好ましい。この場合、得られる複合部材１は、無機物質粒子１１の特性を活用しやすい構造体となる。複合部材１において、複数の無機物質粒子１１の体積割合は、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。無機物質粒子１１の体積割合は結合部１２の体積割合よりも大きいことが好ましい。
　上記と同様の理由により、透過部２において、無機物質粒子１１の体積割合は上述した複合部材１と同様の体積割合を採用することができる。すなわち、透過部２において、無機物質粒子１１の体積割合は３０％以上であってもよい。また、遮蔽部３において、無機物質粒子１１の体積割合は上述した複合部材１と同様の体積割合を採用することができる。すなわち、遮蔽部３において、無機物質粒子１１の体積割合は３０％以上であってもよい。
　複合部材１における有機質粒子２０の体積割合は５０％未満であってもよい。本実施形態においては、透過部２における有機質粒子２０の体積割合は５０％未満であってもよい。有機質粒子２０の体積割合が５０％未満であることにより、複合部材１の機械的特性を向上させることができる。有機質粒子２０の体積割合は０．１％以上であってもよい。有機質粒子２０の体積割合が０．１％以上であることにより、複合部材１の比誘電率をマトリックス部１０の比誘電率よりも大きく変化させることができる。有機質粒子２０の体積割合は５％以上であってもよく、１０％以上であってもよく、２０％以上であってもよい。また、有機質粒子２０の体積割合は４０％未満であってもよい。
　複合部材１における電波吸収材３０の体積割合は２０％以上５０％未満であってもよい。本実施形態においては、遮蔽部３における電波吸収材３０の体積割合は２０％以上５０％未満であってもよい。電波吸収材３０の体積割合が２０％以上であることにより、電波をより効果的に吸収することができる。また、電波吸収材３０の体積割合が５０％未満であることにより、複合部材１の機械的特性を向上させることができる。電波吸収材３０の体積割合は２５％以上であってもよく、３０％以上であってもよい。また、電波吸収材３０の体積割合は４５％未満であってもよく、４０％未満であってもよい。
　複合部材１の断面における気孔率は２０％以下であることが好ましい。すなわち、複合部材１の断面を観察した場合、単位面積あたりの気孔の割合の平均値が２０％以下であることが好ましい。気孔率が２０％以下の場合には、気孔を起点として、複合部材１にひび割れが発生することが抑制されるため、複合部材１の曲げ強さを高めることが可能となる。なお、複合部材１の断面における気孔率は１５％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。複合部材１の断面における気孔率が小さいほど、気孔を起点としたひび割れが抑制されるため、複合部材１の強度を高めることが可能となる。
　本明細書において、気孔率は次のように求めることができる。まず、複合部材１の断面を観察し、気孔と気孔以外とを判別する。そして、単位面積と当該単位面積中の気孔の面積とを測定し、単位面積あたりの気孔の割合を求め、その値を気孔率とする。なお、複合部材１の断面に対し、単位面積あたりの気孔の割合を複数箇所で求めた後、単位面積あたりの気孔の割合の平均値を気孔率とすることがより好ましい。なお、複合部材１の断面を観察する際には、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いることができる。また、単位面積と当該単位面積中の気孔の面積は、顕微鏡で観察した画像を二値化することにより測定してもよい。
　複合部材１の内部に存在する気孔の大きさは特に限定されないが、可能な限り小さい方が好ましい。気孔の大きさが小さいことにより、気孔を起点としたひび割れが抑制されるため、複合部材１の強度を高め、複合部材１の機械加工性を向上させることが可能となる。なお、複合部材１の気孔の大きさは、５μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。複合部材１の内部に存在する気孔の大きさは、上述の気孔率と同様に、複合部材１の断面を顕微鏡で観察することにより、求めることができる。
　複合部材１において、有機質粒子２０はマトリックス部１０の表面から内部にかけて連続的に存在しないことが好ましい。マトリックス部１０の表面に存在する有機質粒子２０は、大気中の酸素及び水蒸気に接触して劣化する場合がある。マトリックス部１０の表面から内部にかけて連続的に存在している有機質粒子２０も、マトリックス部１０の表面に存在する有機質粒子２０の酸化劣化に起因して劣化する可能性がある。そのため、有機質粒子２０の劣化をさらに抑制する観点から、有機質粒子２０は、マトリックス部１０の表面から内部にかけて連続的に存在していないことが好ましい。同様の理由により、電波吸収材３０はマトリックス部１０の表面から内部にかけて連続的に存在しないことが好ましい。また、有機質粒子２０及び電波吸収材３０はマトリックス部１０の表面から内部にかけて連続的に存在しないことが好ましい。
　複合部材１の厚みは特に限定されないが、例えば５０μｍ以上とすることができる。本実施形態の複合部材１は、後述するように、加圧加熱法により形成される。そのため、厚みの大きな複合部材１を容易に得ることができる。なお、複合部材１の厚みは１ｍｍ以上とすることができ、１ｃｍ以上とすることもできる。複合部材１の厚みの上限は特に限定されないが、例えば５０ｃｍとすることができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る複合部材１は、複数の無機物質粒子１１を含み、複数の無機物質粒子１１同士が互いに結合することにより形成されるマトリックス部１０を備えている。複合部材１は、マトリックス部１０の内部に分散した状態で存在する有機質粒子２０と、マトリックス部１０の内部に分散した状態で存在する電波吸収材３０とを備えている。マトリックス部１０は金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくともいずれか一方を含有する。
　複合部材１が有機質粒子２０を備えることにより、マトリックス部１０と異なる比誘電率を複合部材１に付与することができる。その結果、複合部材１は、マトリックス部１０とは異なる放射角度を実現することができる。また、有機質粒子２０はマトリックス部１０の内部に分散しているため、大気中の水分などが直接触れにくく、劣化しにくい。さらに、複合部材１は電波吸収材３０を備えているため、複合部材１を透過する電波の強度を低下させることができる。したがって、本実施形態に係る複合部材１によれば、樹脂マトリックスを用いた場合と比較して耐久性に優れ、電波特性を制御することができる。本実施形態に係る複合部材１は、上述のように、耐久性に優れ、電波特性を制御することができるため、例えば電波センサのカバーとして好適に用いることができる。具体的には、複合部材１は誘電体レンズとして好適に用いることができる。
　なお、上記実施形態では、複合部材１が透過部２と遮蔽部３とを含む例について説明した。透過部２はマトリックス部１０と有機質粒子２０とを備えており、遮蔽部３はマトリックス部１０と電波吸収材３０とを備えていた。しかしながら、本実施形態に係る複合部材１はこのような形態に限定されない。例えば、複合部材１は電波吸収材３０の体積割合が異なる３以上の複数の部分を含んでいてもよい。
　また、複合部材１は、複合部材１の一端である第１端から、第１端とは反対側の第２端に向かって徐々に有機質粒子２０の体積割合が小さくなるような部分を含んでいてもよい。また、複合部材１は、例えば、第２端から第１端に向かって徐々に電波吸収材３０の体積割合が小さくなるような部分を含んでいてもよい。
　また、有機質粒子２０は複合部材１全体に均一に分散されていてもよい。有機質粒子２０は電波吸収材３０による電波吸収効果を妨げにくいため、複合部材１全体に均一に分散されていても影響は小さい。
　［電波センサ］
　次に、本実施形態に係る電波センサ１００について説明する。図４に示すように、本実施形態に係る電波センサ１００は、複合部材１と、センサ１１０とを備えている。本実施形態において複合部材１は誘電体レンズである。センサ１１０は、基板１２０と、発信部１３０と、受信部１４０とを含んでいる。発信部１３０及び受信部１４０は基板１２０に設けられている。複合部材１は、発信部１３０及び受信部１４０を覆うように配置されている。発信部１３０は電波を発信するように構成されている。受信部１４０は発信部１３０から発信された電波の反射波を受信するように構成されている。
　発信部１３０から発信される電波は３０００ＧＨｚ以下の周波数を有する電磁波である。電波の周波数は０．０３Ｈｚ以上であってもよく、３ＧＨｚ以上であってもよい。また、電波の周波数は３００ＧＨｚ以下であってもよい。電波の周波数は、２４ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、７６ＧＨｚ、７９ＧＨｚ、９４ＧＨｚ又は１４０ＧＨｚであってもよい。
　上記の通り、本実施形態に係る電波センサ１００は、複合部材１と、発信部１３０と、受信部１４０とを備えている。発信部１３０から電波が発信されると、電波は複合部材１を透過する。複合部材１を透過した電波は、被照射体に照射され、被照射体から反射波として反射される。反射波は、再び複合部材１を透過し、受信部１４０によって受信される。
　複合部材１は、樹脂マトリックスを用いた場合と比較して耐久性に優れ、電波特性を制御することができる。そのため、電波センサ１００で用いられる複合部材１も耐久性に優れ、発信部１３０から発信される電波特性を制御することができる。例えば、有機質粒子２０の配合を調整することで電波の放射角度を変えたり、電波吸収材３０の配合を調整することで電波の放射強度を変えたりすることにより、電波センサ１００の電波特性を容易に調整することができる。
　電波センサ１００は、被照射体の存在を確認、及び被照射体の位置情報又は速度情報などを取得してもよい。また、電波センサ１００は、人の呼吸、心拍及び体動などの情報を取得し、人の行動又は状態を推定又は取得してもよい。電波センサ１００は、例えば、脱衣所又はトイレなどに設けられ、例えば見守りセンサ又は人感センサとして用いることができる。
　［複合部材の製造方法］
　次に、本実施形態に係る複合部材１の製造方法について説明する。
　まず、複合部材１に含まれる無機物質がベーマイトである複合部材１の製造方法について説明する。無機物質がベーマイトである複合部材１は、水硬性アルミナと、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合した後、加圧して加熱することにより製造することができる。水硬性アルミナは、水酸化アルミニウムを加熱処理して得られる酸化物であり、ρアルミナを含んでいる。このような水硬性アルミナは、水和反応によって結合及び硬化する性質を有する。そのため、加圧加熱法を用いることにより、水硬性アルミナの水和反応が進行して水硬性アルミナ同士が互いに結合しつつ、ベーマイトに結晶構造が変化することにより、複合部材１を形成することができる。
　具体的には、まず、水硬性アルミナの粉末と、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合して混合物を調製する。水を含む溶媒は、純水又はイオン交換水であることが好ましい。水を含む溶媒は、水以外に、酸性物質又はアルカリ性物質が含まれていてもよい。また、水を含む溶媒は水が主成分であればよく、例えば有機溶媒（例えばアルコールなど）が含まれていてもよい。
　水硬性アルミナに対する溶媒の添加量は、水硬性アルミナの水和反応が十分に進行する量であることが好ましい。溶媒の添加量は、水硬性アルミナに対して２０～２００質量％が好ましく、５０～１５０質量％がより好ましい。
　次いで、金型の内部に、水硬性アルミナと、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合してなる混合物を充填する。当該混合物を金型に充填した後、必要に応じて金型を加熱してもよい。そして、金型の内部に配置された混合物に圧力を加えることにより、金型の内部が高圧状態となる。この際、水硬性アルミナが高充填化し、水硬性アルミナの粒子同士が互いに結合することで、高密度化する。具体的には、水硬性アルミナに水を加えることにより、水硬性アルミナが水和反応し、水硬性アルミナ粒子の表面に、ベーマイトと水酸化アルミニウムが生成する。そして、金型内部で当該混合物を加熱しながら加圧することにより、生成したベーマイトと水酸化アルミニウムが隣接する水硬性アルミナ粒子の間を相互に拡散して、水硬性アルミナ粒子同士が徐々に結合する。その後、加熱により脱水反応が進行することで、水酸化アルミニウムからベーマイトに結晶構造が変化する。なお、このような水硬性アルミナの水和反応、水硬性アルミナ粒子間の相互拡散、及び脱水反応は、ほぼ同時に進行すると推測される。そして、金型の内部から成形体を取り出すことにより、複合部材１を得ることができる。
　なお、水硬性アルミナと、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合してなる混合物の加熱加圧条件は、水硬性アルミナと当該溶媒との反応が進行するような条件であれば特に限定されない。例えば、水硬性アルミナと、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合してなる混合物を、５０～３００℃に加熱しつつ、１０～６００ＭＰａの圧力で加圧することが好ましい。なお、水硬性アルミナと、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合してなる混合物を加熱する際の温度は、８０～２５０℃であることがより好ましく、１００～２００℃であることがさらに好ましい。また、水硬性アルミナと、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合してなる混合物を加圧する際の圧力は、５０～６００ＭＰａであることがより好ましく、２００～６００ＭＰａであることがさらに好ましい。
　次に、複合部材１に含まれる無機物質がベーマイトである複合部材１の別の製造方法について説明する。無機物質がベーマイトである複合部材１は、窒化アルミニウム粉末と、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合した後、加圧して加熱することにより製造することができる。
　具体的には、まず、窒化アルミニウムの粉末と、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合して混合物を調製する。水を含む溶媒は、純水又はイオン交換水であることが好ましい。水を含む溶媒は、水以外に、酸性物質又はアルカリ性物質が含まれていてもよい。また、水を含む溶媒は水が主成分であればよく、例えば有機溶媒（例えばアルコールなど）が含まれていてもよい。さらに、水を含む溶媒には、アンモニアが含まれていてもよい。
　窒化アルミニウムに対する溶媒の添加量は、後述する窒化アルミニウムの加水分解反応が進行して、窒化アルミニウムの表面に水酸化アルミニウムが生成する量であることが好ましい。溶媒の添加量は、窒化アルミニウムに対して５～１００質量％が好ましく、２０～８０質量％がより好ましい。
　次いで、金型の内部に、窒化アルミニウムと、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合してなる混合物を充填する。当該混合物を金型に充填した後、必要に応じて金型を加熱する。そして、金型の内部に配置された混合物に圧力を加えることにより、金型の内部が高圧状態となる。この際、窒化アルミニウムが高充填化し、窒化アルミニウムの粒子同士が互いに結合することで、高密度化する。具体的には、混合物を加熱しながら加圧することにより、窒化アルミニウムと水分とが反応して窒化アルミニウムの表面に水酸化アルミニウムが生成される。生成した水酸化アルミニウムは、隣接する窒化アルミニウムの間を相互に拡散して、窒化アルミニウム同士が徐々に連結する。その後、加熱により脱水反応が進行することで、水酸化アルミニウムからベーマイトに結晶構造が変化する。その結果、隣接する窒化アルミニウム粒子は、ベーマイトを含むベーマイト相を介して結合する。そして、金型の内部から成形体を取り出すことにより、複合部材１を得ることができる。
　なお、窒化アルミニウムと水を含む溶媒とを混合してなる混合物の加熱加圧条件は、窒化アルミニウムと当該溶媒との反応及び水酸化アルミニウムの脱水反応が進行するような条件であれば特に限定されない。例えば、上記混合物を５０～３００℃に加熱しつつ、１０～６００ＭＰａの圧力で加圧することが好ましい。なお、上記混合物を加熱する際の温度は、８０～２５０℃であることがより好ましく、１００～２００℃であることがさらに好ましい。また、上記混合物を加圧する際の圧力は、５０～６００ＭＰａであることがより好ましく、２００～６００ＭＰａであることがさらに好ましい。
　次に、マトリックス部１０に含まれる無機物質が金属酸化物である複合部材１の製造方法について説明する。まず、無機物質の粉末と、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方とを含む混合粉末に溶媒を添加する。溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、混合粉末を加圧及び加熱した際に、無機物質の一部を溶解することが可能なものを用いることができる。また、溶媒としては、無機物質と反応して、当該無機物質とは異なる無機物質を生成することが可能なものを用いることができる。このような溶媒としては、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、水、アルコール、ケトン及びエステルからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。酸性水溶液としては、ｐＨ１～３の水溶液を用いることができる。アルカリ性水溶液としては、ｐＨ１０～１４の水溶液を用いることができる。酸性水溶液としては、有機酸の水溶液を用いることが好ましい。また、アルコールとしては、炭素数が１～１２のアルコールを用いることが好ましい。
　次いで、金型の内部に、混合粉末と溶媒とを含む混合物を充填する。当該混合物を金型に充填した後、必要に応じて金型を加熱してもよい。そして、金型の内部に配置された混合物に圧力を加えることにより、金型の内部が高圧状態となる。この際、混合物中の無機物質が緻密化すると同時に、無機物質の粒子同士が互いに結合する。
　ここで、溶媒として、無機物質の一部を溶解するものを用いた場合、高圧状態では、無機物質に含まれる無機化合物が溶媒に溶解する。溶解した無機化合物は、無機物質の間の空隙に浸入する。そして、この状態で混合物中の溶媒を除去することにより、無機物質の間に、無機物質に由来する結合部１２が形成される。また、溶媒として、無機物質と反応して、当該無機物質とは異なる無機物質を生成するものを用いた場合、高圧状態では、無機物質を構成する無機化合物が溶媒と反応する。そして、反応により生成した他の無機物質が、無機物質の間の空隙に充填され、他の無機物質に由来する結合部１２が形成される。
　無機物質と溶媒とを含む混合物の加熱加圧条件は、溶媒として、無機物質の一部を溶解するものを用いた場合、無機物質の表面の溶解が進行するような条件であれば特に限定されない。また、当該混合物の加熱加圧条件は、溶媒として、無機物質と反応して、当該無機物質とは異なる無機物質を生成するものを用いた場合、無機物質と溶媒との反応が進行するような条件であれば特に限定されない。例えば、無機物質と溶媒とを含む混合物を、５０～３００℃に加熱した後、１０～６００ＭＰａの圧力で加圧することが好ましい。なお、無機物質と溶媒とを含む混合物を加熱する際の温度は、８０～２５０℃であることがより好ましく、１００～２００℃であることがさらに好ましい。また、無機物質と溶媒とを含む混合物を加圧する際の圧力は、５０～４００ＭＰａであることがより好ましく、５０～２００ＭＰａであることがさらに好ましい。そして、金型の内部から成形体を取り出すことにより、複合部材１を得ることができる。
　ここで、セラミックスを含む無機部材の製造方法としては、焼結法が知られている。焼結法は、無機物質を含む固体粉末の集合体を融点よりも低い温度で加熱することにより、焼結体を得る方法である。ただし、焼結法では、例えば１０００℃以上に固体粉末を加熱する。そのため、焼結法を用いて耐熱性の低い有機物を含む複合部材１を得ようとしても、高温での加熱により有機物が炭化してしまう。しかしながら、本実施形態の複合部材１の製造方法では、３００℃以下という低温で加熱するため、有機物の炭化が起こり難い。
　さらに、本実施形態の製造方法では、無機物質の粉末を、加熱しながら加圧していることから、無機物質が凝集して緻密な複合部材１となる。その結果、複合部材１内部の気孔が少なくなることから、高い強度を有する複合部材１を得ることができる。
　このように、本実施形態に係る複合部材１の製造方法は、水硬性アルミナと、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合して混合物を得る工程と、当該混合物を加圧及び加熱する工程とを有する。そして、混合物の加熱加圧条件は、５０～３００℃の温度で、１０～６００ＭＰａの圧力とすることが好ましい。この製造方法では、低温条件下で複合部材１を成形することから、得られる複合部材１はベーマイト相を主体とする。そのため、軽量であり、かつ、化学的安定性に優れた複合部材１を簡易な方法で得ることができる。
　また、別の実施形態に係る複合部材１の製造方法は、窒化アルミニウム粒子と、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方と、水を含む溶媒とを混合して混合物を得る工程と、当該混合物を加圧及び加熱する工程と、を有する。そして、混合物の加熱加圧条件は、５０～３００℃の温度で、１０～６００ＭＰａの圧力とすることが好ましい。本実施形態の製造方法は加熱温度が低温であることから、得られる複合部材１では、ベーマイト相を介して窒化アルミニウムが結合している。そのため、機械的強度及び化学的安定性に優れた複合部材１を簡易な方法で得ることが可能となる。
　また、別の実施形態に係る複合部材１の製造方法は、無機物質を溶解する溶媒又は無機物質と反応する溶媒と、無機物質の粉末と、有機質粒子２０及び電波吸収材３０の少なくともいずれか一方とを混合して混合物を得る工程を有する。当該方法は、当該混合物を加圧及び加熱する工程を有する。そして、混合物の加熱加圧条件は、５０～３００℃の温度で、１０～６００ＭＰａの圧力とすることが好ましい。本実施形態の製造方法では、このような低温条件下で複合部材１を成形することから、物理的又は化学的特性の熱による変化を抑制することができる。そのため、様々な用途に適用可能な複合部材１を得ることができる。
　以下、本実施形態を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
　まず、ＡＢＳ、ガラス、及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）について、比誘電率と放射角度の関係をシミュレーションにより解析した。なお、ＡＢＳの比誘電率（εｒ）は２．６１、誘電正接（ｔａｎδ）は０．００７とした。ガラスの比誘電率は５．５、誘電正接は０．００７とした。酸化アルミニウムの比誘電率は９．８、誘電正接は０．００７とした。比誘電率及び誘電正接は、温度２５℃、周波数１ＭＨｚの値を採用した。
　（放射角度）
　まず、高周波３次元電磁界解析ソフトウェア　Ａｎｓｙｓ（登録商標）ＨＦＳＳによって放射パターンを解析した。解析では、図５に示すように、素子がＸ方向に４つ並んだＴｘアンテナと、素子がＸ方向に４つ並んだＲｘアンテナとを含み、ＴｘアンテナとＲｘアンテナとはＹ方向に並んだセンサを用いた。センサはＡＢＳ、ガラス、又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のプレートで覆った。そして、周波数を２４．１５ＧＨｚ、ｍａｘ　ＤｅｌｔａＳを０．００１％、解析時間を１５回とし、Ｌｕｍｐｅｄ　ＰｏｒｔでＴｘアンテナの給電線に１Ｗ給電した場合に得られた動作利得（Ｒｅａｌｉｚｅｄ　Ｇａｉｎ）から放射パターンを解析した。そして、図６～図８の実線で示すＹＺ面における垂直偏波において、極大点のうち、最大出力角度と２番目に出力が高い角度との合計の半分の角度を放射角度（θ）とした。但し、図６に関しては、２番目に極大となる点が正面（＋９０度～－９０度）に存在しないため、最大出力角度を放射角度とした。なお、シミュレーションによる解析で得られた放射パターンと、実測で得られた放射パターンがほぼ同じ結果となることは確認済である。
　図６～図８は、ＡＢＳ、ガラス及び酸化アルミニウムの放射パターンをそれぞれ示している。図中のθは放射角度を示している。図９は、比誘電率と放射角度との関係を示すグラフである。図６～図９に示すように、比誘電率の値が大きくなるほど放射角度の値が大きくなっており、比誘電率と放射角度とが相互に関係していることが確認できた。
　次に、以下の試験サンプルを作製し、各試験サンプルの比誘電率を測定した。
　［サンプル１］
　まず、無機物質として、中心粒径が１６μｍである住友化学株式会社製の水硬性アルミナＢＫ－１１２を準備した。また、有機質粒子として、ポリテトラフルオロエチレン粒子（多木化学株式会社製、ＰＴＦＥ微粉末ＫＴＬ－１Ｎ）を準備した。そして、水硬性アルミナ及びＰＴＦＥの合計に対して４０体積％となるようにＰＴＦＥを秤量した後、水硬性アルミナとＰＴＦＥとを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合し、混合粉末を得た。次に、水硬性アルミナに対して８０質量％となるようにイオン交換水を秤量した後、混合粉末とイオン交換水とを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合することにより、混合物を得た。次に、得られた混合物を、内部空間を有する円筒状の成形用金型（Φ１２）の内部に、充填した。そして、金型の内部に配置された混合物を、４００ＭＰａ、１８０℃、２０分の条件で加熱及び加圧することによって試験サンプルを作製した。
　［サンプル２］
　ＰＴＦＥを添加せずに試験サンプルを作製した以外は、サンプル１と同様にして試験サンプルを作製した。
　［サンプル３］
　まず、無機物質として、株式会社高純度化学研究所製、窒化アルミニウム粉末（純度：３Ｎ）を準備した。また、有機質粒子として、ポリテトラフルオロエチレン粒子（多木化学株式会社製、ＰＴＦＥ微粉末ＫＴＬ－１Ｎ）を準備した。そして、窒化アルミニウム及びＰＴＦＥの合計に対して４０体積％となるようにＰＴＦＥを秤量した後、窒化アルミニウムとＰＴＦＥとを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合し、混合粉末を得た。次に、窒化アルミニウムに対して８０質量％となるようにイオン交換水を秤量した後、混合粉末とイオン交換水とを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合することにより、混合物を得た。次に、得られた混合物を、内部空間を有する円筒状の成形用金型（Φ１２）の内部に、充填した。そして、金型の内部に配置された混合物を、４００ＭＰａ、１８０℃、２０分の条件で加熱及び加圧することによって試験サンプルを作製した。
　［サンプル４］
　ＰＴＦＥを添加せずに試験サンプルを作製した以外は、サンプル３と同様にして試験サンプルを作製した。
　次に、以下の板状材料を入手し、参考として比誘電率を測定した。
　［参考例１］　Ａｌ２Ｏ３（純度９９．９７％）
　［参考例２］　ＡＢＳ
　［参考例３］　ＰＭＭＡ（アクリル）
　［参考例４］　ＰＴＦＥ
　（比誘電率）
　各試験サンプル及び板状材料について、比誘電率をアジレントテクノロジー株式会社製インピーダンス／マテリアル・アナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ　Ｅ４９９１Ａ　ＲＦ）を用いて測定した。測定温度は２５℃、測定周波数は１ＧＨｚとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　サンプル１とサンプル２との比較から、ベーマイトにＰＴＦＥを添加することにより、比誘電率の値を小さくすることができた。また、サンプル３とサンプル４との比較から、窒化アルミニウムにＰＴＦＥを添加することにより、比誘電率の値を小さくすることができた。
　これらの結果から、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくともいずれか一方を含有するマトリックス部にＰＴＦＥを添加した場合においても、比誘電率が小さい複合部材を得ることができると考えられる。同様に、ベーマイト又は窒化アルミニウムにＡＢＳ又はＰＭＭＡのような有機質粒子を添加した場合においても、比誘電率が小さい複合部材を得ることができると考えられる。すなわち、無機物質粒子に添加する有機質粒子の種類及び添加量を調整することにより、得られる複合部材の比誘電率を調整することができると考えられる。
　次に、サンプル１及びサンプル２について放射パターンを実測し、放射角度を求めた。具体的には、ＩｎｎｏＳｅｎＴ社のＳＭＲ３３３をサンプル１又は２で覆い、送信電力を４ｄＢｍ（Ｔｙｐｉｃａｌ）、周波数を２４．１５ＧＨｚとした場合に得られたＥＩＲＰ（等価等方輻射電力）からＸＺ面及びＹＺ面の放射パターンを作成した。そして、ＸＺ面の放射パターンにおける平行偏波（ＸＺ－ｐｌａｎｅ，Ｈｏｒｉ．）及びＹＺ面の放射パターンにおける垂直偏波（ＹＺ－ｐｌａｎｅ，Ｖｅｒｔ．）について、最大値より１０ｄＢ小さいＥＩＲＰとなる角度を－１０ｄＢ角度として測定した。
　サンプル１について測定したＸＺ面の放射パターンをパターン１として図１０に示す。サンプル１について測定したＹＺ面の放射パターンをパターン２として図１１に示す。サンプル２について測定したＸＺ面の放射パターンをパターン３として図１２に示す。サンプル２について測定したＹＺ面の放射パターンをパターン４として図１３に示す。また、各サンプルと－１０ｄＢ角度との関係を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　パターン１とパターン３との比較、及びパターン２とパターン４との比較から、－１０ｄＢ角度はサンプル１の方がサンプル２よりも大きくなることを確認することができた。このことから、シミュレーションの結果と同様に、無機物質のマトリックス部に有機質粒子を添加し、比誘電率を変えることで放射角度を制御できることが分かった。
　次に、電波吸収材による電波の遮蔽効果を評価した。具体的には、図１４に示すように、ベーマイトで構成されたプレート２２０でセンサ２１０を覆った場合の放射パターンを上記と同様にシミュレーションによって解析した。また、図１５に示すように、ベーマイトで構成されたプレート２２０と、カーボンで構成された遮蔽板２３０とでセンサ２１０を半分ずつ覆った場合の放射パターンを上記と同様にシミュレーションによって解析した。遮蔽板でセンサを覆っていない場合の放射パターンを図１６に示す。また、遮蔽板でセンサの半分を覆った場合の放射パターンを図１７に示す。
　図１７の丸で囲ったように、遮蔽板でセンサを遮蔽した部分については、電波の放射が抑制されていることが分かる。この結果から、電波吸収材により、所望の領域の電波を部分的に遮蔽できることが確認できた。
　次に、電波遮蔽部と電波透過部とを含む複合部材を作製した。
　まず、無機物質として、中心粒径が１６μｍである住友化学株式会社製の水硬性アルミナＢＫ－１１２を準備した。また、有機質粒子として、ポリテトラフルオロエチレン粒子（多木化学株式会社製、ＰＴＦＥ微粉末ＫＴＬ－１Ｎ）を準備した。そして、水硬性アルミナに対して３０体積％となるようにＰＴＦＥを秤量した後、水硬性アルミナとＰＴＦＥとを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合し、混合粉末を得た。次に、水硬性アルミナに対して８０質量％となるようにイオン交換水を秤量した後、混合粉末とイオン交換水とを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合することにより、混合物１を得た。
　また、電波吸収材として、和光純薬株式会社製のグラファイト粉末を準備した。そして、上記水硬性アルミナに対して３０体積％となるようにグラファイトを秤量した後、水硬性アルミナとグラファイトとを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合し、混合粉末を得た。次に、水硬性アルミナに対して８０質量％となるようにイオン交換水を秤量した後、混合粉末とイオン交換水とを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合することにより、混合物２を得た。
　次に、混合物１及び混合物２を、内部空間を有する円筒状の成形用金型（Φ５０）の内部に、左右略均等に充填した。そして、金型の内部に配置された混合物を、４００ＭＰａ、１８０℃、２０分の条件で加熱及び加圧することによって試験サンプルを作製した。
　上記方法により得られた複合部材を図１８の中央に示す。上述のような方法により、図１８の中央に示すように、カーボン（グラファイト）が導入されたカーボン導入部（遮蔽部）とカーボンが導入されていない未導入部（透過部）とを含む複合部材を得ることができた。なお、混合物１で作製したカーボン未導入の複合部材を図１８の右側に示し、混合物２で作製したカーボン導入の複合部材を図１８の左側に示した。
　次に、サンプル５及びサンプル６を作製し、これらの気孔率を測定した。
　［サンプル５］
　まず、無機物質として、中心粒径が１６μｍである住友化学株式会社製の水硬性アルミナＢＫ－１１２を準備した。また、有機質粒子として、ポリテトラフルオロエチレン粒子（多木化学株式会社製、ＰＴＦＥ微粉末ＫＴＬ－１Ｎ）を準備した。そして、水硬性アルミナ及びＰＴＦＥの合計に対してＰＴＦＥ４０体積％となるようにこれらを秤量した後、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合し、混合粉末を得た。次に、水硬性アルミナに対して８０質量％となるようにイオン交換水を秤量した後、混合粉末とイオン交換水とを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合することにより、混合物を得た。次に、得られた混合物を、内部空間を有する円筒状の成形用金型（Φ１２）の内部に、充填した。そして、金型の内部に配置された混合物を、４００ＭＰａ、１８０℃、２０分の条件で加熱及び加圧することによって試験サンプルを作製した。
　［サンプル６］
　まず、無機物質として、中心粒径が１６μｍである住友化学株式会社製の水硬性アルミナＢＫ－１１２を準備した。また、電波吸収材として、和光純薬株式会社製のグラファイト粉末を準備した。そして、水硬性アルミナ及びグラファイトの合計に対してグラファイト４０体積％となるようにこれらを秤量した後、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合し、混合粉末を得た。次に、水硬性アルミナに対して８０質量％となるようにイオン交換水を秤量した後、混合粉末とイオン交換水とを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合することにより、混合物を得た。次に、得られた混合物を、内部空間を有する円筒状の成形用金型（Φ１２）の内部に、充填した。そして、金型の内部に配置された混合物を、４００ＭＰａ、１８０℃、２０分の条件で加熱及び加圧することによって試験サンプルを作製した。
　（気孔率測定）
　まず、円柱状であるサンプルの断面に、クロスセクションポリッシャー加工（ＣＰ加工）を施した。次に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、サンプルの断面について、５０００倍の倍率で反射電子像を観察した。サンプル５及びサンプル６の断面を観察することにより得られた反射電子像を、図１９及び図２０にそれぞれ示す。
　次いで、得られたＳＥＭ像についてそれぞれ二値化することにより、気孔部分を明確にした。図１９の反射電子像を二値化した画像を、図２１に示す。図２０の反射電子像を二値化した画像を、図２２に示す。図２１及び図２２において、黒色部分が気孔である。そして、二値化した画像から気孔部分の面積割合を算出し、平均値を気孔率とした。図２１より、サンプル５の気孔率は、０．５７％であった。また、図２２より、サンプル６の気孔率は、０．５０％であった。気孔率の測定結果から、これらの複合部材の気孔率が小さいことが分かった。複合部材の気孔率が小さいため、気孔を起点として、複合部材にひび割れが発生することが抑制されると考えられる。
　特願２０２１－２０８０４８号（出願日：２０２１年１２月２２日）の全内容は、ここに援用される。
　以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
　本開示によれば、樹脂マトリックスを用いた場合と比較して耐久性に優れ、電波特性を制御することが可能な複合部材を提供することができる。
　１　複合部材
　１０　マトリックス部
　１１　無機物質粒子
　２０　有機質粒子
　３０　電波吸収材

Claims (6)

  1. 　複数の無機物質粒子を含み、前記複数の無機物質粒子同士が互いに結合することにより形成されるマトリックス部と、
    　前記マトリックス部の内部に分散した状態で存在する有機質粒子と、
    　前記マトリックス部の内部に分散した状態で存在する電波吸収材と、
    　を備え、
    　前記マトリックス部は金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくともいずれか一方を含有する、複合部材。
  2. 　断面における気孔率が２０％以下である、請求項１に記載の複合部材。
  3. 　前記有機質粒子及び前記電波吸収材は前記マトリックス部の表面から内部にかけて連続的に存在しない、請求項１又は２に記載の複合部材。
  4. 　前記有機質粒子の体積割合は５０％未満である、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合部材。
  5. 　前記電波吸収材はカーボンを含み、部分的に遍在する、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合部材。
  6. 　前記マトリックス部の熱伝導率は前記有機質粒子の熱伝導率よりも高い、請求項１から５のいずれか一項に記載の複合部材。
PCT/JP2022/044414 2021-12-22 2022-12-01 複合部材 WO2023120096A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-208048 2021-12-22
JP2021208048 2021-12-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023120096A1 true WO2023120096A1 (ja) 2023-06-29

Family

ID=86902104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/044414 WO2023120096A1 (ja) 2021-12-22 2022-12-01 複合部材

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023120096A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03179805A (ja) * 1989-12-07 1991-08-05 Murata Mfg Co Ltd 誘電体レンズアンテナ用複合材料
WO2013179543A1 (ja) * 2012-05-29 2013-12-05 パナソニック株式会社 レンズ、ハイブリッドレンズ、交換レンズおよび撮像装置
JP2021025875A (ja) * 2019-08-05 2021-02-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーダ装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03179805A (ja) * 1989-12-07 1991-08-05 Murata Mfg Co Ltd 誘電体レンズアンテナ用複合材料
WO2013179543A1 (ja) * 2012-05-29 2013-12-05 パナソニック株式会社 レンズ、ハイブリッドレンズ、交換レンズおよび撮像装置
JP2021025875A (ja) * 2019-08-05 2021-02-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーダ装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mattei et al. Dense and half-dense NiZnCo ferrite ceramics: Their respective relevance for antenna downsizing, according to their dielectric and magnetic properties at microwave frequencies
KR20160016857A (ko) 수지 함침 질화 붕소 소결체 및 그 용도
CN1315134C (zh) 电介质瓷器组合物及利用所述组合物的电介质谐振器
Huang et al. Simple and reproducible preparation of barium hexagonal ferrite by adsorbent combustion method
EP1541537B1 (en) Dielectric ceramic powder, method for producing the same, and composite dielectric material
EP1589065A1 (en) Method for producing dielectric ceramic powder and method for producing composite dielectric material
WO2023120096A1 (ja) 複合部材
JP4878255B2 (ja) フェライト含有セラミック体及びその製造方法
JP7289109B2 (ja) ベーマイト構造体及びその製造方法
Liang et al. Fabrication of in-situ Ti-Cx-N1− x phase enhanced porous Si3N4 absorbing composites by gel casting
JP2001164124A (ja) 樹脂複合体及びこれを用いた電波吸収体並びにその製造方法
Liang et al. Preparation and properties of lightweight, conformal, and load‐bearing TiC/Si3N4 absorbing composites by gel casting
JP2018065707A (ja) 導電性マイエナイト化合物の製造方法および導電性マイエナイト化合物の焼結体
JP2018065706A (ja) 導電性マイエナイト化合物の製造方法および導電性マイエナイト化合物の焼結体
George et al. Synthesis and microwave dielectric properties of Li2MgSiO4 ceramics prepared using citrate gel route
WO2022019092A1 (ja) 複合部材
US20230202927A1 (en) Inorganic structure and method for producing same
EP4159676A1 (en) Inorganic structure and method for producing same
EP4159393A1 (en) Inorganic structure and method for producing same
Capitaneo et al. Performance of radar absorbing nanocomposites by waveguide measurements
US20240116823A1 (en) Inorganic structure and method for producing same
WO2023068202A1 (ja) ベーマイト構造体及びその製造方法
WO2022168281A1 (ja) 複合部材
US20230127313A1 (en) Aluminum nitride structure and method for producing same
Tyumentsev et al. Effect of nanoadditives on the kinetics of CaSO 4· 2H 2 O formation and the mosaic structure of crystals

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22910813

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1