東レ株式会社(本社:東京都中央区、社長:日覺 昭廣、以下「東レ」)は、このたび、炭素繊維複合材料(以下、「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ました。本技術をCFRPに用いると、熱源からCFRP内部の熱伝導経路を通って効果的に放熱することができ、モビリティ用途におけるバッテリーの劣化抑制、電子機器用途のパフォーマンス向上等に貢献します。
CFRPは軽量で高強度、高剛性の特長を有し、航空機、自動車、インフラ部材、スポーツ用品、電子機器などに広く使用されています。自動運転や電動化など、CASE※1に代表される次世代モビリティ用途では、充電時の発熱によるバッテリーの劣化を防ぐため、構造材料であるCFRPの放熱性向上が求められています。CFRPの熱伝導性はアルミ合金などの金属に比べ劣っているため、金属よりも熱伝導性に優れたグラファイトシート※2を表面や内部に配置することで放熱性を改善するアプローチが取られていますが、グラファイトシートは脆性材料であるため、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でした。
東レはこれまで、独自技術により、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、実用化しています。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しました。グラファイトシートを保護することで、グラファイトシートの破断や飛散、損傷の抑制が可能です。この熱伝導層にCFRPプリプレグ※3を積層することで、CFRPの力学特性や品位、品質を損なうことなく、従来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ました。
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を自由に制御、配置できるため、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※4が可能です。
本技術は、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ものです。本技術を用いた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ます。
東レは、「わたしたちは新しい価値の創造を通じて社会に貢献します」との企業理念のもと、先端材料・革新技術を生み出し続けることで、社会の発展に貢献してまいります。
