ナノ材料を複合した相変化材料の界面熱輸送機構に関する研究

纳米材料复合相变材料界面传热机理研究

基本信息

批准号：
13F03358
负责人：
河野正道
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，材料のナノ構造と熱輸送機構の相関を理解し，所望の熱伝導率を持つ材料を設計・創製することを最終的な目的として，化学修飾されたグラフェン等のナノカーボン材料を有機系PCM（PCM:Phase Change Material，相変化材料）に添加することによりPCMナノコンポジットを創製し，その熱伝導率を計測することにより熱伝導率向上効果を検討した．また数値計算を行いPCM母材とナノカーボン材料の界面熱コンダクタンスがPCMナノコンポジットの熱伝導率に及ぼす影響を検討した．これに加えてナノカーボン材料の添加が他の物性に及ぼす影響を検討するため，相変化エンタルピーの計測も併せて行った．本年度はナノカーボン材料としてカーボンナノホーンを選択し，実験および数値計算により各課題の検討を行った．また新たな試みとして，ナノカーボン材料とPCM母材との界面熱抵抗を計測するためのポンプ・プローブ光学系の準備を行った．本研究で用いたPCMはラウリン酸（C12H24O2）で，融点は43℃付近，相変化エンタルピーはおおよそ150 kJ/kgである．また添加剤にはNEC社の単層カーボンナノホーン（以下SWCNH：single walled carbon nanohorns）を用いた．SWCNHの評価はラマン分光，透過型電子顕微鏡，TGA法で行い良質なSWCNHであることを確認した．今回はSWCNHを最大2vol%まで添加したが，その際の熱伝導率（非定常細線法で計測）が純粋な母材と比較して熱伝導率が約2倍高くなることを確認出来た．本研究で得られた成果は2つの国際会議および1つの国内学会にて発表を行った．

在这项研究中，我们了解了材料的纳米结构与热传输机制之间的相关性，并且最终的目的是设计和创建具有所需的热导率的材料，PCM纳米复合材料是通过添加化学修饰的纳米碳材料（例如石墨烯）（如有机PCM）（PCM）（PCM）（PCM）和测量导热效应的热导效率来创建的。我们还进行了数值计算，以研究PCM碱基材料和纳米碳材料之间界面热电导的影响对PCM纳米复合材料的导热率的影响。此外，我们还测量了相变焓，以检查添加纳米碳材料对其他物理特性的影响。今年，选择碳纳米霍恩作为纳米碳材料，并通过实验和数值计算检查了每个问题。作为一种新的尝试，我们准备了一个泵和探测光学系统，用于测量纳米碳材料和PCM碱材料之间界面的热电阻。这项研究中使用的PCM是月桂酸（C12H24O2），熔点约为43°C，相变焓约为150 kJ/kg。此外，NEC的单壁碳纳米角（以下称为SWCNH）被用作添加剂。使用拉曼光谱，透射电子显微镜和TGA方法评估SWCNH，以确认其具有高质量的SWCNH。这次，SWCNH的加起来高达2 vol％，并且可以证实导热率（使用非稳态细线方法测量）约为纯基本材料的两倍。从这项研究中获得的结果在两个国际会议和一次国内会议上提出。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

グラフェン添加による脂肪酸相変化材料の熱伝導率の向上

添加石墨烯提高脂肪酸相变材料的导热系数

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Seigo Kameshima;Ryo Mizukami;Takumi Yamazaki;L A Pranato;Naoki Koda;Kenta Sakata;Ken Okazaki;Tomohiro Nozaki;河野正道，Sivasankaran Harish，Daniel Orejon，高田保之
通讯作者：
河野正道，Sivasankaran Harish，Daniel Orejon，高田保之

Enhanced Thermal Conductivity of Nanostructured Phase Change Composite for Thermal Energy Storage

用于热能存储的纳米结构相变复合材料的增强导热性

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
S.Harish;Y.Takata;M.Kohno
通讯作者：
M.Kohno

Thermal conductivity enhancement of lauric acid phase change nanocomposite in solid and liquid state with single-walled carbon nanohorn inclusions

DOI：
10.1016/j.tca.2014.12.004
发表时间：
2015-01-20
期刊：
THERMOCHIMICA ACTA
影响因子：
3.5
作者：
Harish, Sivasankaran;Orejon, Daniel;Kohno, Masamichi
通讯作者：
Kohno, Masamichi

ナノカーボン添加による脂肪酸相変化材料の熱伝導率の向上

添加纳米碳提高脂肪酸相变材料的导热系数

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
S.Harish;D. Orejon;Y. Takata;M. Kohno;Orejon Daniel，Sivasankaran Harish，高田　保之，河野　正道
通讯作者：
Orejon Daniel，Sivasankaran Harish，高田　保之，河野　正道

Thermal conductivity enhancement of lauric acid phase change nanocomposite with graphene nanoplatelets