阪大、熱を伝える紙を開発――セルロースナノファイバーを高密度のシート材料へ成形し高い熱伝導性を発揮

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大阪大学は2018年12月19日、同大学の研究グループが熱を伝える紙を開発したと発表した。これまで紙は断熱材として認識されていたが、セルロースナノファイバーを高密度のシート材料へと成形することで、高い熱伝導性を発揮することを見出した。今後は高密度実装による熱問題が課題となっているフレキシブル電子デバイスの効率的な排熱を可能にする熱拡散シートや、人体に触れる衣服や寝具、医療器具類の熱感応部材としての活用が期待できる。

従来のセルロース繊維は、空気層を含みやすいパルプの構造を保っているため、高い断熱性を発揮することが知られている。そのためか、セルロース自身の熱伝導特性についてはあまり注目されておらず、未解明となっていた。

同研究グループは2015年に、天然に製造される形態のセルロースナノファイバーを抽出し、高密度に充填させたナノペーパーを作製することで熱伝導性を実測した。その結果、ホヤ殻から作ったナノペーパーが石油系プラスチックフィルムの10倍程度高い熱伝導率を示すことを見出し、セルロースが断熱素材であるという認識を覆した。この高い性能は、セルロース分子鎖が伸び切って配列した高結晶体であることに由来すると見られ、セルロースの隠れた性能を明らかにすることに成功した。

その後も同研究グループは、この「熱拡散する紙材料」を元にして、透明樹脂を複合した「透明でも伝熱する紙」や、繊維の配向性を制御することによる「熱の流れを制御する紙」を開発してきた。今回の研究成果により、これまでは断熱材としてのみ認知されていたセルロースを初めて「伝熱材料」として活用できることが見込まれ、セルロースを断熱材から伝熱材まで幅広い「熱用途」に対して包括的に使えるようになるとしている。

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