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熱膨張の抑制とは？課題と対策・製品を解説
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炭素繊維複合材における熱膨張の抑制とは？
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ニクロム線など金属系素材を使用した面状発熱体とは違い、
全面発熱する素材です。
HEATNEXはCNTを抵抗体として使用しフィルムに印刷することで
フレキシブルな発熱素材を実現しました。
透明度の調整により透明に近づけ
光を通す仕様にも対応可能です。
【特長】
■全面で均一に発熱させることが可能なフレキシブルな発熱素材です。
■面状発熱の伝熱と遠赤外線の輻射熱により効率的に発熱します。
■熱伝導性、熱放射性に優れ、瞬時に発熱し放熱します。
■導電ペースト等で電極を形成することで軽薄な面状発熱を作成することが可能です。
■遠赤外線を金属系発熱体より、約5倍放射することが可能です。
※評価結果は社内比較によります。
【新規開発品】
高温対応品
・耐熱温度 ：200℃ (標準品：80℃)
基材にポリイミドを使用し標準品と比べて高温での発熱が可能です。
低電圧対応品
・耐熱温度 ：80℃
・表面抵抗率：30Ω/□ (標準品：150Ω/□)
低電圧で使用できるため幅広くご使用いただけます。
※詳しくは資料をダウンロードいただくか、お問い合わせください。
●CFRPとは…
先端複合材／ACM（Advanced Composites Materials）?の中でもっとも注目を集めている材料です。
カーボン繊維をエポキシ、ポリイミドなどのマトリックス樹脂で成形・加工して製作しますが、
用途、要求特性に合せて、カーボン繊維の種別、配向、組合せなどを設計する材料でもあります。
その特徴は、異方性、不均質性を生かすことで、
■軽量（スチールの約1／5）
■高剛性（スチールの約2倍）
■高強度（スチールと同等以上）
■高熱伝導性（スチールの1／2?1／3）
■低熱膨張性（スチールの1／10）
■導電性
■X線透過性
というような利点を持っています。
弊社では、CFRPの登場時より注目し、設計・加工についての研究を重ね、CFRPの設計・加工については
業界トップレベルにあると自負しております。
★詳細は、資料請求もしくは資料をダウンロード下さい
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炭素繊維複合材における熱膨張の抑制
炭素繊維複合材における熱膨張の抑制とは？
炭素繊維複合材は、軽量かつ高強度であることから様々な分野で利用されていますが、温度変化による熱膨張は、製品の精度や信頼性に影響を与える可能性があります。この熱膨張を抑制することは、高性能な部材の実現に不可欠です。
課題
異方性による熱膨張のばらつき
炭素繊維の配向によって熱膨張率が異なり、一方向への膨張が大きくなる傾向がある。
マトリックス材料の熱膨張
炭素繊維を包む樹脂（マトリックス）材料自体の熱膨張が、複合材全体の熱膨張に影響を与える。
界面接着力の低下
温度変化による炭素繊維とマトリックス間の膨張差が、界面接着力を低下させ、強度や耐久性を損なう可能性がある。
精密機器への応用制限
温度変化の激しい環境下で使用される精密機器において、熱膨張による寸法変化が機能不全を引き起こす懸念がある。
対策
繊維配向制御による異方性低減
炭素繊維の配向を最適化し、熱膨張の異方性を低減させることで、全体的な膨張を抑制する。
低熱膨張マトリックス材料の採用
熱膨張率の低い特殊な樹脂やセラミックスをマトリックス材料として使用し、複合材全体の膨張を抑える。
界面改質による接着力強化
炭素繊維とマトリックス間の界面を化学的・物理的に改質し、温度変化による膨張差に強い接着構造を構築する。
熱膨張係数の調整
炭素繊維の種類や配合比率、マトリックス材料を組み合わせることで、目標とする熱膨張係数を持つ複合材を設計する。
対策に役立つ製品例
低熱膨張繊維強化樹脂
熱膨張率の低い特殊な炭素繊維と樹脂を組み合わせることで、温度変化による寸法変化を最小限に抑える。
異方性熱膨張制御シート
特定の方向に熱膨張を抑制する構造を持つシート状の材料で、複合材の積層に組み込むことで 全体の熱膨張を制御する。
界面接着強化コーティング剤
炭素繊維表面に塗布することで、マトリックスとの接着力を高め、温度変化による剥離を防ぐ。
熱膨張調整用フィラー
複合材に添加することで、マトリックス材料の熱膨張率を調整し、全体としての熱膨張を抑制する微粒子材料。
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