ポリマーナノコンポジット材料の誘電・絶縁技術応用

カテゴリ: 技術報告

論文No: 1051

グループ名: 【A】基礎・材料・共通部門

発行日: 2006/03/20

タイトル(英語): Technology and Application of Polymer Nanocomposites as Dielectric and Electrical Insulation

著者名: ナノコンポジット材料の誘電・絶縁応用技術調査専門委員会

著者名(英語): Investigating R&D Committee on Technology and Application of Polymer Nanocomposites as Dielectric and Electrical Insulation

キーワード: Nanomaterials, Nanocomposites, Polymer Nanocomposites, Dielectrics, Electrical Insulation

要約(日本語): ポリマーナノコンポジットは、ポリマーの元の良い性質を保存しながらナノフィラーを少量添加するだけで大きく他の性能を改善できる大変魅力ある材料である。1990年代にエンジニアリングプラスチックとして実用化されたが、それを受けて2002年にその誘電・絶縁特性が初めて成果が発表された。その後、内外で精力的な研究が行われ、現在に至っている。本技術報告書では、材料としてエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステルイミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、EVA、シリコーンゴム、ポリエステル、スチレン化合物などのナノコンポジットおよびポリマー・ポリマーナノコンポジットの性能を分析・総合した結果を紹介している。ナノコンポジットの優れた特性の発現のメカニズムはまだ不詳であるが、界面に注目した「相互作用」領域が重要な役割をすると考えられている。その解明のため界面が微細構造をもつモデルも提案されている。製造技術は重要で、凝集力の強い無機ナノフィラーを有機ポリマーに均一分散させる技術の完成が望まれている。応用分野として、電力技術応用ではマグネットワイヤ、高電圧回転機器絶縁、モールド変圧器、押し出しケーブル、コンデンサー、直流ケーブル、ポリマーがいし、小型スイッチギア、固体絶縁変電所などへの応用、電子技術分野では、電子部品・素子、プリント配線板など広範な応用範囲での応用の可能性が示された。界面に注目して、理論的解明、製造技術の開発、用途開拓などを行うことが望まれる。

要約(英語): Polymer nanocomposites are very attractive materials, because polymers can be much improved in their characteristics by adding a small amount of nano-fillers such as 1 to 10 wt%, while they retain their own original other characteristics. They were put into practical use as engineering plastics in 1990’s. As for dielectrics, results of excellent characteristics of nanocomposites were released for the first time in 2002. Since then, much effort has been made to manufacture and characterize nano- dielectrics. The report deals with many kinds of nano-structured polymers such as epoxy, polyimide, polyamide, polyester- imide, polypropylene, polyethylene, EVA, silicone elastomer, polyester and stylene compounds as well as polymer-polymer nanocomposites. Mechanisms for the emergence of superior characteristics due to nanostructuration remain to be clarified. But much attention has been paid to “interaction zones” between nano-fillers and their surrounding polymer matrices as a research target, and a multi-core model to give fine structures of the interaction zones has been proposed. Material manufacturing technology is important. Nano-fillers with strong agglomerative force should be dispersed homogeneously over polymer matrices. Application may lie in magnet wires, high voltage rotating machines, mold transformers, extruded cables, capacitors, dc cables, polymer insulators, small switchgears, and solid-state substation for the power sector, and electronics parts and elements, and printed circuits for the microelectronics sector. It is expected that theoretical clarification, manufacturing technology and utilization shall be furthered by focusing on material interfaces.

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