JP7742468B1 - composite materials - Google Patents
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Abstract
【課題】熱伝導率が高く、電気伝導率が低い複合素材を提供すること。
【解決手段】複合素材は、熱伝導率が100W/K・m以上である分散材と、前記分散材同士の間に介在する絶縁体と、を備える。例えば、前記分散材は、アルミニウム基金属粉末である。例えば、前記絶縁体は、ガラス転移点が前記分散材の融点以下である酸化物又は樹脂である。例えば、前記複合素材の電気伝導率は0.5×106S/m以下である。
【選択図】図1
To provide a composite material having high thermal conductivity and low electrical conductivity.
[Solution] The composite material includes a dispersed material having a thermal conductivity of 100 W/K·m or more and an insulator interposed between the dispersed materials. For example, the dispersed material is an aluminum-based metal powder. For example, the insulator is an oxide or resin whose glass transition point is equal to or lower than the melting point of the dispersed material. For example, the electrical conductivity of the composite material is equal to or lower than 0.5×10 6 S/m.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本開示は複合素材に関する。 This disclosure relates to composite materials.
特許文献1、2に、圧粉磁心が記載されている。圧粉磁心は、鉄基粉末を、樹脂やセラミックスを含むバインダーとともに圧縮成形したものである。 Patent documents 1 and 2 describe powder magnetic cores. Powder magnetic cores are made by compressing iron-based powder together with a binder containing resin or ceramics.
近年、電気自動車やドローン等のモーターを動力としたモビリティの開発が盛んになっている。それに伴って、モーターの高出力化や軽量化が進んでいる。モーターの高出力化に伴い、モーターを構成する材料の熱伝導率を向上させる必要性が高まっている。現在、軽量化を目的としてモーターのケース等の構造用部材の材料としてCFPRが採用されている場合があるが、熱伝導率がさらに高い材料が求められている。 In recent years, there has been active development of motor-powered mobility, such as electric vehicles and drones. This has led to advances in motors that are becoming more powerful and lighter in weight. As motors become more powerful, there is a growing need to improve the thermal conductivity of the materials that make up the motors. Currently, CFPR is sometimes used as a material for structural components such as motor casings to reduce weight, but materials with even higher thermal conductivity are needed.
また、回転するモーターの周辺では磁束の変化が激しい。電気伝導率の高い材料がモーターの周辺にあると、誘導電流が多く発生し、モーターの回転の抵抗になったり、発熱の原因になったりするため好ましくない。そのため、モーターを構成する材料の電気伝導率は低いことが好ましい。 In addition, magnetic flux changes drastically around a rotating motor. If a material with high electrical conductivity is placed around the motor, it is undesirable because it generates a large amount of induced current, which can cause resistance to the motor's rotation and lead to heat generation. For this reason, it is preferable for the material that makes up the motor to have low electrical conductivity.
特許文献1、2に記載の圧粉磁心は、熱伝導率が小さいため、モーターコア以外の用途には適さない。本開示の1つの局面では、熱伝導率が高く、電気伝導率が低い複合素材を提供することが好ましい。 The powder magnetic cores described in Patent Documents 1 and 2 have low thermal conductivity and are therefore unsuitable for applications other than motor cores. In one aspect of the present disclosure, it is preferable to provide a composite material with high thermal conductivity and low electrical conductivity.
本開示の1つの局面は、熱伝導率が100W/K・m以上である分散材と、前記分散材同士の間に介在する絶縁体と、を備える複合素材である。本開示の1つの局面である複合素材は、熱伝導率が高く、電気伝導率が低い。 One aspect of the present disclosure is a composite material comprising dispersed materials having a thermal conductivity of 100 W/K·m or more and an insulator interposed between the dispersed materials. The composite material of one aspect of the present disclosure has high thermal conductivity and low electrical conductivity.
本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
1.複合素材1の構成
図1おけるS_Cに示すように、複合素材1は、分散材3と、絶縁体5とを備える。絶縁体5は、分散材3同士の間に介在している。分散材3の熱伝導率は100W/K・m以上である。
Exemplary embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the drawings.
First Embodiment
1. Configuration of Composite Material 1 As shown in S_C in Fig. 1 , the composite material 1 includes dispersed materials 3 and insulators 5. The insulators 5 are interposed between the dispersed materials 3. The thermal conductivity of the dispersed materials 3 is 100 W/K m or more.
分散材3は、例えば、金属の粉末である。金属として、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、それらのうちの2種以上の合金等が挙げられる。分散材3は、例えば、アルミニウム基金属粉末である。アルミニウム基金属粉末として、例えば、アルミニウムアトマイズ粉末、アルミニウム切削切り粉等が挙げられる。分散材3の平均粒径は10μm以上500μm以下であることが好ましい。平均粒径の測定方法はメッシュ通過法である。 The dispersed material 3 is, for example, a metal powder. Examples of metals include aluminum, copper, silver, gold, and alloys of two or more of these. The dispersed material 3 is, for example, an aluminum-based metal powder. Examples of aluminum-based metal powder include aluminum atomized powder and aluminum cutting chips. The average particle size of the dispersed material 3 is preferably 10 μm or more and 500 μm or less. The average particle size is measured by the mesh passage method.
絶縁体5は、例えば、低融点セラミック、酸化物、シリコーン、又は樹脂である。絶縁体5のガラス転移点は、例えば、分散材3の融点以下である。絶縁体5は、例えば、ガラス転移点が分散材3の融点以下である低融点セラミック、酸化物、シリコーン、又は樹脂である。 The insulator 5 is, for example, a low-melting-point ceramic, oxide, silicone, or resin. The glass transition point of the insulator 5 is, for example, lower than the melting point of the dispersion material 3. The insulator 5 is, for example, a low-melting-point ceramic, oxide, silicone, or resin whose glass transition point is lower than the melting point of the dispersion material 3.
複合素材1の電気伝導率は、例えば、0.5×106S/m以下である。複合素材1の電気伝導率を小さくする方法として、絶縁体5の量を増やす方法がある。複合素材1の熱伝導率は、例えば、8W/K・m以上であり、10W/K・m以上が好ましい。複合素材1の熱伝導率を大きくする方法として、絶縁体5の量を少なくする方法がある。 The electrical conductivity of the composite material 1 is, for example, 0.5×10 6 S/m or less. One method for decreasing the electrical conductivity of the composite material 1 is to increase the amount of insulator 5. The thermal conductivity of the composite material 1 is, for example, 8 W/K·m or more, and preferably 10 W/K·m or more. One method for increasing the thermal conductivity of the composite material 1 is to decrease the amount of insulator 5.
複合素材1の密度は、例えば、2.7g/cm3以下である。複合素材1の密度を小さくする方法として、複合素材1を製造するときの圧力を小さくする方法、及び、分散材3の径を大きくする方法がある。 The density of the composite material 1 is, for example, 2.7 g/cm 3 or less. Methods for reducing the density of the composite material 1 include reducing the pressure used to produce the composite material 1 and increasing the diameter of the dispersed materials 3.
分散材3の質量が100質量部である場合、絶縁体5の質量は、30質量部以上100質量部以下であることが好ましい。分散材3と、絶縁体5との質量比がこの範囲内である場合、複合素材1の形状が安定し易い。複合素材1は、例えば、モビリティ用モーターの構造用部材の材料として用いることができる。構造用部材として、例えば、モーター全体のカバー、ステータの固定板、ローターの固定板等が挙げられる。 When the mass of the dispersed material 3 is 100 parts by mass, the mass of the insulator 5 is preferably 30 parts by mass or more and 100 parts by mass or less. When the mass ratio of the dispersed material 3 to the insulator 5 is within this range, the shape of the composite material 1 is more likely to be stable. The composite material 1 can be used, for example, as a material for structural components of mobility motors. Examples of structural components include the cover for the entire motor, the stator fixing plate, and the rotor fixing plate.
2.複合素材1の製造方法
複合素材1は、例えば、以下の方法で製造することができる。まず、図1におけるS_Aに示す原料21を用意する。原料21は、分散材3と、絶縁体粉末4とを含む。絶縁体粉末4は、後に溶融したとき、絶縁体5となる。絶縁体粉末4は、バインダーとして機能する。絶縁体粉末4は、例えば、低融点セラミック、酸化物、シリコーン、又は樹脂の粉末である。例えば、絶縁体粉末4のガラス転移点は、分散材3の融点より低い。絶縁体粉末4の平均粒径は、例えば、1μm以上30μm以下である。
2. Manufacturing Method of Composite Material 1 The composite material 1 can be manufactured, for example, by the following method. First, a raw material 21 shown as S_A in FIG. 1 is prepared. The raw material 21 includes a dispersion material 3 and an insulator powder 4. When later melted, the insulator powder 4 becomes the insulator 5. The insulator powder 4 functions as a binder. The insulator powder 4 is, for example, a powder of low-melting-point ceramic, oxide, silicone, or resin. For example, the glass transition point of the insulator powder 4 is lower than the melting point of the dispersion material 3. The average particle size of the insulator powder 4 is, for example, 1 μm or more and 30 μm or less.
原料21の形態は、例えば、粉末である。例えば、分散材3と、絶縁体粉末4とを混合することで、原料21を調製することができる。混合には、例えば、乳鉢等を用いることができる。例えば、原料21において、分散材3と、絶縁体粉末4とは、均一に分散している。 The raw material 21 may be in the form of, for example, a powder. For example, the raw material 21 may be prepared by mixing the dispersing material 3 and the insulating powder 4. A mortar or the like may be used for mixing. For example, the dispersing material 3 and the insulating powder 4 are uniformly dispersed in the raw material 21.
次に、原料21を加熱圧縮する。原料21を加熱圧縮したとき、図1におけるS_B、S_Cに示すように、絶縁体粉末4は溶融し、液状の絶縁体5となる。原料21を加熱圧縮したとき、例えば、分散材3は溶融しない。液状の絶縁体5は、分散材3同士の間を埋める。 Next, the raw material 21 is heated and compressed. When the raw material 21 is heated and compressed, the insulator powder 4 melts and becomes liquid insulator 5, as shown by S_B and S_C in Figure 1. When the raw material 21 is heated and compressed, for example, the dispersed material 3 does not melt. The liquid insulator 5 fills the spaces between the dispersed material 3.
原料21を加熱圧縮する方法として、例えば、図2、図3に示す装置11と、図示しないホットプレス装置とを使用する方法がある。装置11は、円筒ダイス13と、第1円柱バンチ15と、第2円柱バンチ17と、第3円柱バンチ19と、を備える。 One method for heating and compressing raw material 21 is to use, for example, the apparatus 11 shown in Figures 2 and 3 and a hot press apparatus (not shown). The apparatus 11 includes a cylindrical die 13, a first cylindrical bunch 15, a second cylindrical bunch 17, and a third cylindrical bunch 19.
円筒ダイス13は、中空の円筒形状を有する部材である。円筒ダイス13は、内周部13Aと、外周部13Bとにより構成される。外周部13Bは、内周部13Aよりも外周側に位置する。内周部13Aはグラファイトから成る。外周部13BはSKD61鋼から成る。 The cylindrical die 13 is a hollow cylindrical member. The cylindrical die 13 is composed of an inner peripheral portion 13A and an outer peripheral portion 13B. The outer peripheral portion 13B is located further outward than the inner peripheral portion 13A. The inner peripheral portion 13A is made of graphite. The outer peripheral portion 13B is made of SKD61 steel.
第1円柱バンチ15、第2円柱バンチ17、及び第3円柱バンチ19は、それぞれ、円柱形状を有する部材である。第1円柱バンチ15、第2円柱バンチ17、及び第3円柱バンチ19の直径Dは、それぞれ、円筒ダイス13の内径に近く、それよりわずかに小さい。第1円柱バンチ15、及び第2円柱バンチ17は、グラファイトから成る。第3円柱バンチ19は、SKD61鋼から成る。 The first cylindrical bunch 15, the second cylindrical bunch 17, and the third cylindrical bunch 19 are each cylindrical members. The diameter D of the first cylindrical bunch 15, the second cylindrical bunch 17, and the third cylindrical bunch 19 is close to, but slightly smaller than, the inner diameter of the cylindrical die 13. The first cylindrical bunch 15 and the second cylindrical bunch 17 are made of graphite. The third cylindrical bunch 19 is made of SKD61 steel.
装置11及びホットプレス装置を用いて原料21を加熱圧縮する方法は以下のとおりである。まず、図3に示すように、円筒ダイス13を、その軸方向が鉛直方向と一致するように配置する。次に円筒ダイス13の内部に、第1円柱バンチ15を収容する。第1円柱バンチ15の厚み方向は、鉛直方向と一致する。 The method for heating and compressing raw material 21 using apparatus 11 and a hot press is as follows. First, as shown in Figure 3, cylindrical die 13 is positioned so that its axial direction coincides with the vertical direction. Next, first cylindrical bunch 15 is placed inside cylindrical die 13. The thickness direction of first cylindrical bunch 15 coincides with the vertical direction.
次に、第1円柱バンチ15の上に、原料21を載せる。次に、原料21の上に、第2円柱バンチ17を載せる。第2円柱バンチ17の厚み方向は、鉛直方向と一致する。原料21は、第1円柱バンチ15と第2円柱バンチ17とにより、上下方向において挟まれる。また、原料21の外周部は、内周部13Aに対向する。 Next, the raw material 21 is placed on top of the first cylindrical bunch 15. Next, the second cylindrical bunch 17 is placed on top of the raw material 21. The thickness direction of the second cylindrical bunch 17 coincides with the vertical direction. The raw material 21 is sandwiched vertically between the first cylindrical bunch 15 and the second cylindrical bunch 17. Furthermore, the outer periphery of the raw material 21 faces the inner periphery 13A.
次に、第2円柱バンチ17の上に第3円柱バンチ19を載せる。第3円柱バンチ19の厚み方向は、鉛直方向と一致する。このとき、第1円柱バンチ15、原料21、及び第2円柱バンチ17の全体は、円筒ダイス13の内部に収容される。第3円柱バンチ19のうち、下方の一部は円筒ダイス13の内部に収容され、他の部分は、円筒ダイス13よりも上方に突出する。 Next, the third cylindrical bunch 19 is placed on top of the second cylindrical bunch 17. The thickness direction of the third cylindrical bunch 19 coincides with the vertical direction. At this time, the first cylindrical bunch 15, raw material 21, and second cylindrical bunch 17 are entirely contained inside the cylindrical die 13. A lower portion of the third cylindrical bunch 19 is contained inside the cylindrical die 13, while the other portion protrudes above the cylindrical die 13.
次に、装置11をホットプレス装置の中に収容する。ホットプレス装置によって、第3円柱バンチ19を下方に押下げながら、装置11を加熱することで、原料21を加熱圧縮することができる。加熱圧縮は、真空下で行ってもよいし、大気圧下で行ってもよい。原料21を加熱圧縮したとき、図1におけるS_B、S_Cに示すように、絶縁体粉末4は溶融し、液状の絶縁体5となる。原料21を加熱圧縮したとき、分散材3は溶融しない。液状の絶縁体5は、分散材3同士の間を埋める。 Next, the device 11 is placed in a hot press. The device 11 is heated while the third cylindrical bunch 19 is pressed downward using the hot press, thereby heat-compressing the raw material 21. Heat-compression can be performed under vacuum or atmospheric pressure. When the raw material 21 is heat-compressed, the insulator powder 4 melts and becomes liquid insulator 5, as shown by S_B and S_C in Figure 1. When the raw material 21 is heat-compressed, the dispersed material 3 does not melt. The liquid insulator 5 fills the spaces between the dispersed material 3.
次に、装置11を冷却する。このとき、絶縁体5は固化し、複合素材1が完成する。冷却は、真空下で行ってもよいし、大気圧下で行ってもよい。例えば、冷却は、自然冷却である。次に、装置11をホットプレス装置から取り出し、さらに、複合素材1を装置11から取り出す。以上の工程により、図1におけるS_Cに示す複合素材1が得られる。 Next, the device 11 is cooled. At this time, the insulator 5 solidifies, and the composite material 1 is completed. Cooling may be performed under vacuum or atmospheric pressure. For example, cooling may be performed by natural cooling. Next, the device 11 is removed from the hot press device, and then the composite material 1 is removed from the device 11. Through the above steps, the composite material 1 shown as S_C in Figure 1 is obtained.
3.複合素材1が奏する効果
(1A)複合素材1は、熱伝導率が高く、電気伝導率が低い。複合素材1の電気伝導率が低いため、例えば、回転するモーターの周辺等の磁束の変化が激しい場所に複合素材1を設置した場合でも、複合素材1に誘導電流が発生し難い。複合素材1に誘導電流が発生し難いため、エネルギー損失を抑制できる。
3. Effects of Composite Material 1 (1A) Composite material 1 has high thermal conductivity and low electrical conductivity. Because composite material 1 has low electrical conductivity, induced currents are unlikely to occur in composite material 1, even when composite material 1 is installed in a location where magnetic flux changes drastically, such as around a rotating motor. Because induced currents are unlikely to occur in composite material 1, energy loss can be suppressed.
(1B)例えば、複合素材1の密度を小さくすることができる。複合素材1の密度が小さい場合、複合素材1を移動体に用いることができる。移動体として、例えば、HAPS(空飛ぶ基地局)、eVTOL(空飛ぶクルマ)、電気自動車、ドローン等が挙げられる。 (1B) For example, the density of composite material 1 can be reduced. When the density of composite material 1 is low, composite material 1 can be used for a mobile object. Examples of mobile objects include HAPS (Hyper-Aerial Photonics Station), eVTOL (Electric Vehicle Toll Free), electric vehicles, drones, etc.
<実施例>
1.試料S1~S7の製造
試料S1~S7を、それぞれ、以下のようにして製造した。まず、原料21を用意した。試料S1の場合、原料21は、アルミニウム粉末のみから成っていた。試料S2~S6の場合、原料21は、アルミニウム粉末と、低融点セラミック粉末との混合物であった。試料S2~S6の場合、アルミニウム粉末と、低融点セラミック粉末との質量比は、表1に示すとおりであった。
<Example>
1. Production of Samples S1 to S7 Samples S1 to S7 were each produced as follows. First, raw material 21 was prepared. In the case of sample S1, raw material 21 consisted of aluminum powder alone. In the cases of samples S2 to S6, raw material 21 was a mixture of aluminum powder and low-melting-point ceramic powder. In the cases of samples S2 to S6, the mass ratio of aluminum powder to low-melting-point ceramic powder was as shown in Table 1.
試料S2~S6の場合、アルミニウム粉末と、低融点セラミック粉末とを、乳鉢を用いて5分間程度混合し、原料21を調製した。混合することで、アルミニウム粉末の表面に、低融点セラミック粉末を十分にまとわせた。混合の後、原料21には、アルミニウム粉末の銀色と、低融点セラミック粉末の白色とが分離している箇所が無く、均一に混じり合っていた。このことは、アルミニウム粉末と、低融点セラミック粉末とが十分に混合されたことを示していた。 For samples S2 to S6, aluminum powder and low-melting point ceramic powder were mixed in a mortar for approximately five minutes to prepare raw material 21. By mixing, the low-melting point ceramic powder was thoroughly coated on the surface of the aluminum powder. After mixing, raw material 21 had no separation between the silver color of the aluminum powder and the white color of the low-melting point ceramic powder, and they were uniformly mixed together. This indicated that the aluminum powder and low-melting point ceramic powder were thoroughly mixed.
試料S7の場合、原料21は、低融点セラミック粉末のみから成っていた。試料S1~S6の原料21に含まれるアルミニウム粉末の純度は99%以上であった。また、アルミニウム粉末の粒径は300μm以下であった。また、アルミニウム粉末の熱伝導率は200W/K・mであった。また、アルミニウム粉末の融点は660.3℃であった。なお、アルミニウム粉末は分散材3に対応する。 In the case of sample S7, raw material 21 consisted only of low-melting-point ceramic powder. The purity of the aluminum powder contained in raw material 21 of samples S1 to S6 was 99% or higher. The particle size of the aluminum powder was 300 μm or less. The thermal conductivity of the aluminum powder was 200 W/K·m. The melting point of the aluminum powder was 660.3°C. The aluminum powder corresponds to dispersion material 3.
試料S2~S7の原料21に含まれる低融点セラミック粉末は、TOMATEC製TMS-490であった。なお、低融点セラミック粉末は絶縁体粉末4に対応する。 The low-melting-point ceramic powder contained in raw material 21 for samples S2 to S7 was TMS-490 manufactured by TOMATEC. The low-melting-point ceramic powder corresponds to insulator powder 4.
次に、図2、図3に示す装置11と、大亜真空製の真空ホットプレス装置とを用いて、上述した方法で原料21を加熱圧縮した。円筒ダイス13の内径は25mmであり、外径は100mmであり、高さは70mmであった。第1円柱バンチ15、第2円柱バンチ17、及び第3円柱バンチ19の直径Dは、それぞれ、70mmであった。また、第1円柱バンチ15、第2円柱バンチ17、及び第3円柱バンチ19の厚さは、それぞれ、15mmであった。 Next, the raw material 21 was heated and compressed using the apparatus 11 shown in Figures 2 and 3 and a vacuum hot press manufactured by Daiya Vacuum Co., Ltd., using the method described above. The cylindrical die 13 had an inner diameter of 25 mm, an outer diameter of 100 mm, and a height of 70 mm. The diameter D of the first cylindrical bunch 15, the second cylindrical bunch 17, and the third cylindrical bunch 19 was each 70 mm. The thickness of the first cylindrical bunch 15, the second cylindrical bunch 17, and the third cylindrical bunch 19 was each 15 mm.
加熱圧縮を行うとき、真空ホットプレス装置の中の温度を、30分かけて550℃まで昇温し、550℃の温度を1時間保持した。加熱圧縮を行うとき、装置11に対し、1トンの圧力を1.5時間加えた。加熱圧縮を行ったとき、試料S2~S7の場合は、低融点セラミック粉末が溶融し、絶縁体5となった。 When performing the hot compression, the temperature inside the vacuum hot press device was raised to 550°C over 30 minutes and maintained at 550°C for 1 hour. When performing the hot compression, a pressure of 1 ton was applied to the device 11 for 1.5 hours. When performing the hot compression, the low-melting-point ceramic powder in samples S2 to S7 melted and became insulator 5.
次に、真空ホットプレス装置の中にある装置11を、真空下で自然冷却した。冷却したとき、試料S2~S7の場合は、それまで溶融していた絶縁体5が固化した。次に、装置11を大気中に取り出し、さらに、装置11から試料S1~S7を取り出した。以上の工程により、試料S1~S7が得られた。 Next, device 11 inside the vacuum hot press was allowed to cool naturally under vacuum. When cooled, in the case of samples S2 to S7, the previously molten insulator 5 solidified. Next, device 11 was removed into the atmosphere, and samples S1 to S7 were then removed from device 11. Through the above process, samples S1 to S7 were obtained.
試料S1の場合、圧粉後、装置11から取り出すときに簡単に崩れた。なお、圧粉とは、加熱圧縮と、その後の冷却とを意味する。試料S2~S3の場合、圧粉後の成形体は形を保てずに崩れた。試料S4~S6の場合、圧粉後の成形体は崩れずに形を保った。試料S4~S6は、複合素材1に対応する。試料S7の場合、装置11から取り出すときに粉々に割れたため、成形体を得ることができなかった。 In the case of sample S1, after compacting, it easily crumbled when removed from device 11. Note that compacting refers to heated compression followed by cooling. In the cases of samples S2 and S3, the compact after compacting crumbled and lost its shape. In the cases of samples S4 to S6, the compact after compacting retained its shape without crumbling. Samples S4 to S6 correspond to composite material 1. In the case of sample S7, it broke into pieces when removed from device 11, and no compact could be obtained.
2.試料S8~S9の製造
A1050圧延板を試料S8とした。アクリル板を試料S9とした。
2. Production of Samples S8 and S9 A rolled A1050 plate was used as Sample S8, and an acrylic plate was used as Sample S9.
3.試料S1~S9の評価
試料S4~S6のそれぞれについて、密度と、電気伝導率と、熱伝導率とを測定した。また、試料S8、S9のそれぞれについて、密度と、電気伝導率とを測定した。また、試料S1~S3のそれぞれについて、電気伝導率を測定した。測定結果を表1に示す。表1に示す試料S8、S9の熱伝導率は文献値である。
3. Evaluation of Samples S1 to S9 The density, electrical conductivity, and thermal conductivity were measured for each of Samples S4 to S6. The density and electrical conductivity were also measured for each of Samples S8 and S9. The electrical conductivity was also measured for each of Samples S1 to S3. The measurement results are shown in Table 1. The thermal conductivities of Samples S8 and S9 shown in Table 1 are literature values.
密度の測定方法は以下のとおりであった。試料の質量を電子天秤で測定した。また、マイクロメータで試料の直径及び厚さを測定し、その直径及び厚さに基づき試料の体積を算出した。最後に、試料の質量と体積とから、試料の密度を算出した。 The density was measured as follows: The mass of the sample was measured using an electronic balance. The diameter and thickness of the sample were also measured using a micrometer, and the volume of the sample was calculated based on the diameter and thickness. Finally, the density of the sample was calculated from the mass and volume of the sample.
電気伝導率は、日本フェルスター製の導電率測定器(シグマテスト)を用いて測定した。測定における周波数は480kHzとした。測定に用いた試験片のサイズは、φ25mm×t1.5mmであった。熱伝導率は、レーザフラッシュ法で測定した。 Electrical conductivity was measured using a conductivity meter (Sigma Test) manufactured by Nippon Foerster. The measurement frequency was 480 kHz. The size of the test piece used for measurement was φ25 mm x t1.5 mm. Thermal conductivity was measured using the laser flash method.
表1に示すように、試料S4~S6では、密度が小さく、電気伝導率が低く、熱伝導率が高かった。試料S4~S6の電気伝導率は、測定限界の0.5×106S/M以下であった。試料S4~S6において電気伝導率が低い理由は、アルミニウム粉末を構成するアルミニウム粒子の間にセラミックが介在し、アルミニウム粒子同士を絶縁しているためであると推定される。 As shown in Table 1, samples S4 to S6 had low density, low electrical conductivity, and high thermal conductivity. The electrical conductivity of samples S4 to S6 was below the measurement limit of 0.5 x 10 6 S/M. The reason for the low electrical conductivity of samples S4 to S6 is presumed to be that ceramic is present between the aluminum particles that make up the aluminum powder, insulating them from each other.
試料S1~S3のうち、かろうじて形を保っていた箇所の電気伝導率を測定すると、0.5×106S/M以上であった。この理由は、アルミニウム粒子間に十分にセラミックが行き渡らず、十分な絶縁ができていなかったためであると推定される。試料S8では、電気伝導率が高かった。試料S9では、熱伝導率が低かった。 When the electrical conductivity of the parts of samples S1 to S3 that barely maintained their shape was measured, it was 0.5 x 10 6 S/M or more. The reason for this is presumably that the ceramic did not spread sufficiently between the aluminum particles, resulting in insufficient insulation. Sample S8 had high electrical conductivity. Sample S9 had low thermal conductivity.
<他の実施形態>
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
<Other Embodiments>
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and can be implemented in various modified forms.
(1)原料21に含まれる絶縁体粉末4の形態は、すだれ状、不織布状であってもよい。
(2)上記各実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。
(1) The insulating powder 4 contained in the raw material 21 may be in the form of a bamboo blind or a nonwoven fabric.
(2) The function of one component in each of the above embodiments may be shared among multiple components, or the functions of multiple components may be performed by one component. Also, part of the configuration of each of the above embodiments may be omitted. Furthermore, at least part of the configuration of each of the above embodiments may be added to or substituted for the configuration of another of the above embodiments.
(3)上述した複合素材1の他、当該複合素材1を構成要素とするシステム、複合素材1の製造方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。 (3) In addition to the composite material 1 described above, the present disclosure can also be realized in various forms, such as a system that includes the composite material 1 as a component, a method for manufacturing the composite material 1, etc.
1…複合素材、3…分散材、4…絶縁体粉末、5…絶縁体、11…装置、13…円筒ダイス、13A…内周部、13B…外周部、15…第1円柱バンチ、17…第2円柱バンチ、19…第3円柱バンチ、21…原料 1...Composite material, 3...Dispersion material, 4...Insulator powder, 5...Insulator, 11...Device, 13...Cylindrical die, 13A...Inner circumference, 13B...Outer circumference, 15...First cylindrical bunch, 17...Second cylindrical bunch, 19...Third cylindrical bunch, 21...Raw material
[本明細書が開示する技術思想]
[項目1]
熱伝導率が100W/K・m以上である分散材と、
前記分散材同士の間に介在する絶縁体と、
を備える複合素材。
[項目2]
項目1に記載の複合素材であって、
前記絶縁体は、ガラス転移点が前記分散材の融点以下である酸化物又は樹脂である、
複合素材。
[項目3]
項目1又は2に記載の複合素材であって、
電気伝導率が0.5×106S/m以下である、
複合素材。
[項目4]
項目1~3のいずれか1つの項目に記載の複合素材であって、
熱伝導率が8W/K・m以上である、
複合素材。
[項目5]
項目1~4のいずれか1つの項目に記載の複合素材であって、
密度が2.7g/cm3以下である、
複合素材。
[Technical idea disclosed in this specification]
[Item 1]
a dispersion material having a thermal conductivity of 100 W/K m or more;
an insulator interposed between the dispersed materials;
A composite material comprising:
[Item 2]
Item 1: The composite material according to item 1,
the insulator is an oxide or resin having a glass transition point lower than the melting point of the dispersion material;
Composite material.
[Item 3]
Item 1 or 2: The composite material according to item 1 or 2,
The electrical conductivity is 0.5×10 6 S/m or less.
Composite material.
[Item 4]
The composite material according to any one of items 1 to 3,
The thermal conductivity is 8 W/K m or more.
Composite material.
[Item 5]
The composite material according to any one of items 1 to 4,
The density is 2.7 g/cm 3 or less.
Composite material.
Claims (3)
前記分散材同士の間に介在する絶縁体と、
を備え、
電気伝導率が0.5×10 6 S/m以下であり、
熱伝導率が8W/K・m以上であり、
前記絶縁体は、ガラス転移点が前記分散材の融点以下であるセラミック、酸化物(ただし前記セラミックを除く)、又はシリコーンである、
複合素材。 a dispersion material having a thermal conductivity of 100 W/K m or more;
an insulator interposed between the dispersed materials;
Equipped with
The electrical conductivity is 0.5×10 6 S/m or less,
The thermal conductivity is 8 W/K m or more,
The insulator is a ceramic, an oxide (excluding the ceramic), or a silicone having a glass transition point equal to or lower than the melting point of the dispersed material.
Composite material.
前記絶縁体は、ガラス転移点が前記分散材の融点以下である前記酸化物である、
複合素材。 2. The composite material according to claim 1,
the insulator is the oxide having a glass transition point equal to or lower than the melting point of the dispersion material;
Composite material.
密度が2.7g/cm3以下である、
複合素材。 The composite material according to claim 1 or 2,
The density is 2.7 g/cm 3 or less.
Composite material.
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