アンリツ、ナノ網目状グラフェンの室温熱伝導率特性を発見

アンリツ株式会社の先端技術研究所は、ナノメートル（nm、1メートルの10億分の1）スケールで網目状に構造化したグラフェンが、室温において熱伝導率が向上することを発見しました。この研究成果は国際科学雑誌「2D Materials」に掲載され、従来とは異なる熱流制御のメカニズムとして注目されています。

電子機器の放熱技術が直面する課題

スマートフォンや5G対応機器、パソコンなどの電子機器は、小型化と高性能化が進む一方で、内部に熱がこもりやすくなる課題があります。効率的な放熱技術は、デバイスの信頼性向上とさらなる高性能化に不可欠です。そのため、極薄で軽量、かつ高い熱伝導性を持つグラフェンが放熱材料として期待されています。

グラフェンの優れた熱伝導特性

グラフェンは、炭素原子が蜂の巣状に結合したシート構造を持つ素材です。原子ひとつ分の厚さしかなく極めて薄く軽量であることに加え、非常に高い強度と柔軟性を併せ持ちます。結晶性が高いため熱をよく通す特性があり、金属の中で最も熱伝導率が高い銀の約10倍もの熱伝導率を示すことが知られています。

網目状構造が生む新たな熱伝導率メカニズム

本研究では、帯状のグラフェンと網目状のグラフェンを作製し、熱伝導率を比較しました。一般的に、グラフェンを微細化（幅を細く）すると熱伝導率は低下します。しかし、網目状に構造化したグラフェンでは、ナノスケールでの微細化によって逆に熱伝導率が向上しました。これは、網目の構造によって熱を伝える波が重なり合い、強め合うためと考えられます。この現象は従来、絶対零度に近い極低温でのみ確認されていましたが、室温で実現した点が大きな成果です。

次世代技術への応用への期待

網目状グラフェンの構造を制御することで、熱の流れる方向を自在にコントロールできる可能性が示されました。この技術は、次世代のエレクトロニクス、エネルギー、通信、医療など、様々な分野での新たな熱マネージメントシステムの設計に貢献すると期待されます。材料設計の自由度が高まることで、効率的な放熱ソリューションの開発が加速することが考えられます。

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