炭素繊維複合材料の放熱性を金属同等まで高める技術を創出――グラファイトシートを保護した熱伝導層を開発 東レ

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東レは2021年5月19日、炭素繊維複合材料(「CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)」)の放熱性を金属同等まで高める高熱伝導化技術を創出したと発表した。CFRPにこの技術を用いると、熱源からCFRP内部の熱伝導経路を通って効果的に放熱できるという。

自動運転や電動化などCASEに代表される次世代モビリティ用途の構造材料としてのCFRPは、充電時の発熱によるバッテリーの劣化を防ぐため、放熱性向上が求められている。

アルミ合金などの金属に比べCFRPの熱伝導性が劣っていることから、表面や内部に金属よりも熱伝導性に優れたグラファイトシートを配置し、放熱性を改善するアプローチが取られているが、脆性材料のグラファイトシートは破断や飛散、損傷しやすく、CFRPの品位、品質が損なわれてしまうことが課題だった。

独自技術によって炭素繊維の短繊維で三次元的なネットワークを形成した高剛性多孔質CFRPを開発、実用化している同社は今回、この多孔質CFRPを支持体とし、グラファイトシートを保護した熱伝導層を開発。グラファイトシートを保護することにより、グラファイトシートの破断や飛散、損傷の抑制するという。

CFRPプリプレグをこの熱伝導層に積層し、CFRPの力学特性や品位、品質を損なうことなく、これまでのCFRPでは到達しえない金属以上の熱伝導性を発現させることに成功している。また、熱伝導経路であるグラファイトシートの厚みや積層位置は、自由に制御、配置できる。CFRPの冷却効率や熱拡散経路を自在に設計するヒートマネジメント設計に対応するという。

今回創出した技術は、CFRPの軽量性を損なうことなく、バッテリーや電子回路からの発熱を効率よく放熱するソリューションを提供する。この技術を用いたCFRPは、軽量性に加え、放熱性が求められる次世代モビリティ用途、モバイル電子機器用途、ウェアラブル端末用途への適用が期待できるという。

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