多孔质陶瓷结构体的制作方法

文档序号:14028501阅读:223来源:国知局
多孔质陶瓷结构体的制作方法

本发明涉及多孔质陶瓷结构体,涉及适合于实现含有该多孔质陶瓷结构体的构成部件的低导热系数化的多孔质陶瓷结构体。



背景技术:

作为隔热材料、膜等中填充的填料,有日本特开2010-155946号公报、日本特开2004-10903号公报以及日本特开2010-64945号公报中记载的组合物、中空粒子等。

日本特开2010-155946号公报中记载了能够形成导热系数低的多孔质有机聚硅氧烷固化物的固化性有机聚硅氧烷组合物。

日本特开2004-10903号公报中记载了使用采用了低导热系数的中空粒子的涂料来形成低导热系数的膜。

日本特开2010-64945号公报中记载了如下内容:在静电相互作用下使添加物粒子吸附于基料粒子表面而制造进行了纳米涂覆的复合粒子,并且,使用该复合粒子经由通常的粉末冶金工序而制造复合材料。



技术实现要素:

日本特开2010-155946号公报和日本特开2004-10903号公报中记载的技术中,低导热系数化不充分。日本特开2010-64945号公报中记载的技术中,因为想要通过粉末冶金制作复合材料,所以需要对基料粒子涂覆粒径为nm级的微粒。因此,基料粒子间的距离变短,这种情况下,低导热系数化也不充分。

如果粘接剂中添加的粒子小,则很难使粒子均匀地分散在粘接剂中。另外,由于需要在对预先添加了粒子的粘接剂进行烧成而制成块体后,设置在例如对象物上,因此很难设置在对象物的一部分区域或沿复杂的形状进行设置。

本发明是考虑这样的课题而进行的,其目的在于,提供一种多孔质陶瓷结构体,所述多孔质陶瓷结构体能够实现低导热系数化,并且,能够直接使用粘接剂等设置于对象物等,能够使块体的设置变得容易。

[1]本发明的多孔质陶瓷结构体的特征在于,至少具有由多个多孔质陶瓷粒子构成的多孔质陶瓷集合体,相对于在上述多孔质陶瓷集合体内包含的上述多孔质陶瓷粒子的角部的个数,位于某个多孔质陶瓷粒子的一个角部与两个其他多孔质陶瓷粒子对置处的角部的个数,比例为80%以上。

[2]本发明中,将上述多孔质陶瓷集合体中包含的全部的上述多孔质陶瓷粒子的角部的合计设为nz,将上述多孔质陶瓷集合体中位于某个多孔质陶瓷粒子的一个角部与两个其他多孔质陶瓷粒子对置处的角部的个数设为na,将位于上述多孔质陶瓷集合体的周围的角部的个数设为nb时,

na/(nz-nb)×100(%)≥80(%)。

[3]这种情况下,优选na/(nz-nb)×100(%)≥90(%)。

[4]本发明中,优选包括:一个片材和粘着在上述片材上的上述多孔质陶瓷集合体。

[5]本发明中,优选上述多孔质陶瓷粒子的气孔率为20~99%。

[6]本发明中,优选上述多孔质陶瓷粒子的平均气孔径为500nm以下。

[7]本发明中,优选上述多孔质陶瓷粒子的导热系数小于1.5w/mk。

[8]本发明中,上述多孔质陶瓷粒子的热容量优选为1000kj/m3k以下。

采用本发明的多孔质陶瓷结构体,能够实现低导热系数化,并且,能够直接使用粘接剂等设置于对象物等,能够使块体的设置变得容易。

附图说明

图1是表示本实施方式的多孔质陶瓷结构体的立体图。

图2a是表示以1种平面形状构成多孔质陶瓷集合体的例子的俯视图,图2b是表示以2种平面形状构成多孔质陶瓷集合体的例子的俯视图,图2c是表示以3种平面形状构成多孔质陶瓷集合体的例子的俯视图。

图3a是表示与多孔质陶瓷粒子的角部对置的其他多孔质陶瓷粒子为2个的位置(交叉部ca)是6个、与多孔质陶瓷粒子的角部对置的其他多孔质陶瓷粒子为3个的位置(交叉部cb)是1个的例子的俯视图,图3b是表示图3a所示的例子的角部的种类的说明图。

图4a是表示交叉部ca为29个、交叉部cb为1个的例子的俯视图,图4b是表示图4a所示的例子的角部的种类的说明图。

图5a是表示交叉部ca为0个、交叉部cb为9个的例子的俯视图,图5b是表示图5a所示的例子的角部的种类的说明图。

图6a是表示多孔质陶瓷粒子间的间隙窄的情况的剖视图,图6b是表示多孔质陶瓷粒子间的间隙宽的情况的剖视图,图6c是表示多孔质陶瓷粒子间窄的间隙和宽的间隙混合存在的情况的剖视图。

图7a是表示多孔质陶瓷粒子的侧面的倾斜角为45度以下的情况的剖视图,图7b是表示多孔质陶瓷粒子的侧面的倾斜角超过45度的情况的剖视图,图7c是表示多孔质陶瓷粒子的侧面弯曲时的倾斜角的定义的说明图。

图8是表示本实施方式的多孔质陶瓷结构体的第1制造方法的工序图。

图9是表示刮刀装置的一个例子的示意图。

图10是表示本实施方式的多孔质陶瓷结构体的第2制造方法的工序图。

图11a是表示在对象物上粘着多孔质陶瓷结构体的状态的工序图,图11b是表示从多孔质陶瓷结构体剥离片材的状态的工序图,图11c是表示将树脂材料涂覆于对象物上的多孔质陶瓷集合体的状态的工序图。

图12是将块体与对象物一起进行部分省略而表示的剖视图。

图13a是将现有例中使多个粒子分散在浆料中的状态进行部分省略而表示的说明图,图13b是将浆料干燥,进行烧成、固化而制成块体的状态进行部分省略而表示的说明图。

具体实施方式

以下,参照图1~图13b对本发明的多孔质陶瓷结构体的实施方式例进行说明。应予说明,本说明书中,表示数值范围的“~”以包含在其前后记载的数值作为下限值和上限值的意思来使用。

本实施方式的多孔质陶瓷结构体10,例如如图1所示,包括:一个片材12和粘着在该片材12上的多孔质陶瓷集合体14。多孔质陶瓷集合体14具有分别被分割开的多个多孔质陶瓷粒子16。此处,所谓粘着,是指以可剥离的状态被固定,亦即通过经时变化、施加外来因素而固定状态被解除,粘着对象物分离的状态。因此,包括通过粘合力而被固定的状态,另外,也包括在粘着界面暂时被稳固地固定的状态。还可以在片材12与多孔质陶瓷集合体14之间使用粘合剂等特别的材料进行粘着。

多孔质是指既不致密也非中空的状态,是由多个气孔或者粒子构成的状态。应予说明,致密是指多个微粒无间隙地结合的状态,不具有气孔。中空是指内部为中空、外壳部分致密的状态。

多孔质陶瓷粒子16的纵横尺寸比优选为3以上。进一步优选为5以上,更优选为7以上。这种情况下,纵横尺寸比是指最大长度la/最小长度lb。此处,最大长度la是指构成多孔质陶瓷粒子16的多个面中最大面(此处为一个主面16a)的最大长度。如果大的面为正方形、长方形、梯形、平行四边形、多边形(五边形、六边形等),则最长的对角线的长度相当于最大长度,如果为圆形,则直径相当于最大长度,如果为椭圆,则长轴的长度相当于最大长度。另一方面,最小长度lb如图1所示是指多孔质陶瓷粒子16的厚度ta。

最小长度lb优选为50~500μm,更优选为55~400μm,进一步优选为60~300μm,特别优选为70~200μm。

片材12例如可以使用具有粘合力的树脂制片材或膜等,优选能够因热、电、外力等外来因素、经时变化而剥离的材料。

如后所述(参照图11c和图12),多孔质陶瓷集合体14用粘接剂等树脂材料18(基体)被覆而作为块体20设置在对象物22上。

这种情况下,与将各个多孔质陶瓷粒子16设置在对象物22上相比,容易将多个多孔质陶瓷粒子16集中转印到对象物22上,也容易控制多孔质陶瓷粒子16间的间隙。

从上表面观察多孔质陶瓷集合体14而得到的平面形状优选与从上表面观察对象物22中要设置多孔质陶瓷集合体14的区域(以下,记为对象物22的设置区域)而得到的平面形状相同。此处,对象物22的设置区域是包含对象物22中的一部分的概念。“相同”包括:完全相同的情况、或与对象物22的设置区域的平面形状存在相似关系的形状。此处,相似关系是指将对象物22的设置区域的平面形状放大到1.1倍~2.0倍而得的形状或者缩小到1.1倍~2.0倍而得的形状。由此,能够在各种形状的对象物22上转印多个多孔质陶瓷粒子16,而不会导致材料损失(多孔质陶瓷粒子16的损失)。

另外,多孔质陶瓷集合体14中包含的多个多孔质陶瓷粒子16中,可以存在至少一个从上表面观察而得的平面形状是由多条直线24(参见图2a~图5b)围成的多边形的多孔质陶瓷粒子16。当然,也可以是全部的多孔质陶瓷粒子16的平面形状都是由多条直线24围成的多边形。

例如,可以如图2a所示由1种平面形状构成,也可以如图2b所示由2种平面形状构成。另外,还可以如图2c所示由3种平面形状构成。

图2a的例子中,表示使全部的多孔质陶瓷粒子16的平面形状为四边形的情况。图2b的例子中,表示由四边形和三角形状的组合而构成多孔质陶瓷集合体14的情况,示出在内侧排列6个三角形、在外侧排列6个四边形的例子。图2c中,表示由三角形、四边形和五边形的组合而构成多孔质陶瓷集合体14的情况,示出排列1个五边形、2个三角形、5个四边形的例子。

另外,如图3a和图4a所示,多孔质陶瓷集合体14中包含的多个多孔质陶瓷粒子16中的、从上表面观察而得的平面形状中包含曲线26的多孔质陶瓷粒子16的比例可以大于0%且为50%以下。

如果平面形状仅为直线状,则在对象物22上转印多个多孔质陶瓷粒子16时,多孔质陶瓷粒子16容易错位,但因多孔质陶瓷集合体14中部分地存在曲线26而不易发生错位,也能够在对象物22上均匀地转印多个多孔质陶瓷粒子16。

求出从上表面观察而得的平面形状中包含曲线26的多孔质陶瓷粒子16的比例时,数出片材12上的多孔质陶瓷粒子16的总个数np和平面形状中包含曲线26的多孔质陶瓷粒子16的个数nw,计算(个数nw/个数np)×100(%)即可。

图3a中,9个多孔质陶瓷粒子16中的7个多孔质陶瓷粒子16(图3a中由(1)~(7)表示的多孔质陶瓷粒子16)的平面形状为四边形,剩余的2个多孔质陶瓷粒子16(图3a中由(8)、(9)表示的多孔质陶瓷粒子16)的平面形状中分别包含曲线26。图4a中,24个多孔质陶瓷粒子16中的18个多孔质陶瓷粒子16(图4a中由(3)~(14)、(16)~(18)、(20)~(22)表示的多孔质陶瓷粒子16)的平面形状为四边形,剩余的6个多孔质陶瓷粒子16(图4a中由(1)、(2)、(15)、(19)、(23)、(24)表示的多孔质陶瓷粒子16)的平面形状中分别包含曲线26。

而且,相对于在多孔质陶瓷集合体14内包含的多孔质陶瓷粒子16的角部的个数,位于某个多孔质陶瓷粒子16的一个角部与两个其他多孔质陶瓷粒子16对置处的角部的个数的比例fa优选为80%以上。进一步优选为90%以上。“对置”可以是角部彼此分离而对峙,也可以是接触而对峙。另外,角部是指从上表面观察多孔质陶瓷粒子16而得的平面形状中弯曲的部分。具体而言,是指构成平面形状的外形的直线与直线的边界弯曲的部分、直线与曲线的边界弯曲的部分、以及曲线与曲线的边界弯曲的部分。

某个多孔质陶瓷粒子16的一个角部与两个其他多孔质陶瓷粒子16对置处是指例如像交叉部ca表示的那样成为三叉路状的位置。应予说明,如交叉部cb所示,例如对于成为十字路状的位置,与某个多孔质陶瓷粒子16的角部对置的其他多孔质陶瓷粒子16为3个。

上述的比例fa可以如下求出。即,将多孔质陶瓷集合体14中包含的全部的多孔质陶瓷粒子16的角部的合计设为nz,将多孔质陶瓷集合体14中位于某个多孔质陶瓷粒子16的一个角部与两个其他多孔质陶瓷粒子16对置处的角部的个数(全部的交叉部ca中包含的角部的个数)设为na,将位于多孔质陶瓷集合体14的周围的角部的个数设为ne时,可以根据下述运算式求出上述的比例fa。

fa=na/(nz-ne)×100(%)

成为na的对象的角部在图3b、图4b和图5b中指由“○”表示的角部,成为ne的对象的角部指由“●”表示的角部。应予说明,由“△”表示的角部在图3a、图4a和图5a中是指例如像交叉部cb那样,与某个多孔质陶瓷粒子16的角部对置的其他多孔质陶瓷粒子16为3个以上的交叉部中包含的角部。因此,成为nz的对象的角部是指由“○”、“●”以及“△”表示的全部的角部。

如图3a和图3b所示的多孔质陶瓷集合体14中,示出交叉部ca为6个、交叉部cb为1个、交叉部ca和cb的合计为7个的情况。该例中,如图3b所示,nz为37,ne为20,na为13,所以上述的比例fa为76%。如图4a和图4b所示的多孔质陶瓷集合体14中,示出交叉部ca为29个、交叉部cb为1个、交叉部ca和cb的合计为30的情况。该例中,nz为96、ne为34、na为58,所以上述的比例fa为94%。

此处,为了比较,将仅具有与某个多孔质陶瓷粒子16的角部对置的其他多孔质陶瓷粒子16为3个的位置的多孔质陶瓷集合体14示于图5a和图5b。该例中,仅有交叉部cb,交叉部cb的个数为9个。另外,因为不存在与交叉部ca对应的角部,所以na=0,因此上述的比例fa为0%。

亦即,通过增加与某个多孔质陶瓷粒子16的角部对置的其他多孔质陶瓷粒子16为2个的位置,交叉部ca和cb的个数增加,即便对象物22的表面形状为曲面、凹凸等,也能够追随对象物22的表面形状而配置多个多孔质陶瓷粒子16。并且,成为对置的多个多孔质陶瓷粒子16间的通路复杂地分支的状态,因此在树脂材料18中传递的热不易传播,能够促进导热系数的降低。

另外,图5a和图5b的例子中,在交叉部cb处至少4个角部集中,并且,没有交叉部ca,整体上交叉部的个数变少,因此多孔质陶瓷粒子16的周边部、特别是角部容易成为浮起的状态,可能引起多孔质陶瓷粒子16的剥离。与此相对,在本实施方式中,如上所述,能够追随对象物22的表面形状而配置多个多孔质陶瓷粒子16,因此不必担心引起多孔质陶瓷粒子16的剥离。

应予说明,如图2b所示,多孔质陶瓷集合体14可以具有5个以上的多孔质陶瓷粒子16分别对峙一个顶点而配置的部分27。由此,即使在对象物22的表面局部地存在曲面、凹凸,也容易追随对象物22的表面形状而配置多个多孔质陶瓷粒子16。

邻接的多孔质陶瓷粒子16彼此的间隙d(参照图6a~图6c)优选为0.1μm~10μm。由此,容易在对象物22上转印多个多孔质陶瓷粒子16,并且,能够将多个多孔质陶瓷粒子16均匀地转印到对象物22上。此处,间隙d是指邻接的多孔质陶瓷粒子16间的间隙中最窄的间隙。即,图6a所示的间隙d和图6b所示的间隙d中,图6a所示的间隙d窄,图6b所示的间隙d宽。另一方面,如图6c所示的间隙d那样,宽的间隙db和窄的间隙da混合存在时,以窄的间隙da为多孔质陶瓷粒子16间的间隙d。应予说明,间隙d是通过在粘着在片材12上的多孔质陶瓷集合体14中,用光学显微镜对邻接的多孔质陶瓷粒子16间进行测定而得到的。

并且,如图7a所示,邻接的多孔质陶瓷粒子16中,一个多孔质陶瓷粒子16的侧面相对于片材12的法线28的倾斜角θ优选为45度以下,即0度~45度,更优选大于0度且为45度以下。邻接的多孔质陶瓷粒子16的侧面彼此平行的情况下,倾斜角θ大于45度时,如图7b所示,有多孔质陶瓷粒子16的周围缺损、碎片17飞散的情况。即,通过使倾斜角θ为0度~45度,将多个多孔质陶瓷粒子16转印到对象物22上时,或者,处理多孔质陶瓷结构体10时,多孔质陶瓷粒子16不易缺损,制成块体20时缺陷少。应予说明,此处所说的倾斜角θ是也包含垂直面的含义。倾斜角θ是通过光学显微镜对粘着在片材12上的多孔质陶瓷集合体14中邻接的多孔质陶瓷粒子16间的倾斜角θ进行测定而得到的。

应予说明,邻接的多孔质陶瓷粒子16之间并不一定限于形成直线状的间隙。例如如图7c所示,也有一部分弯曲(弯曲成凸状或者弯曲成凹状)的情况。这样的情况下,将多孔质陶瓷粒子16的纵剖面中,连接多孔质陶瓷粒子16的侧面的上端和下端的直线lx与片材12的法线28所成的角定义为倾斜角θ。

另外,优选多孔质陶瓷集合体14内的多孔质陶瓷粒子16的个数密度局部不同。另外,优选多个多孔质陶瓷粒子16各自的平面形状的大小不同。

例如,在对象物22的表面为平坦的部分,降低个数密度(增大多孔质陶瓷粒子16的尺寸),在对象物22的表面为曲面的部分及其周边,增大个数密度(减小多孔质陶瓷粒子16的尺寸),从而能够在将多个多孔质陶瓷粒子16转印到对象物22上时,追随对象物22的表面配置多个多孔质陶瓷粒子16。

优选个数密度的最大值与最小值之比(最大个数密度/最小个数密度)大于1.2。

个数密度可以如下计算。即,在粘着在片材12上的多孔质陶瓷集合体14中,用光学显微镜观察任意10处视野,测定各视野中包含的多孔质陶瓷粒子16的个数。各视野可以采用例如3mm×3mm的正方形区域等。

而且,将测定的各视野中包含的多孔质陶瓷粒子16的个数分别除以视野的面积(=9mm2),计算每单位面积的个数密度(个/mm2)。比较与这10处视野对应的个数密度,提取最大个数密度和最小个数密度,计算其比值(最大个数密度/最小个数密度)。

另外,优选多孔质陶瓷粒子16的平面形状的大小的最大值与最小值之比(最大值/最小值)大于1.2。

多孔质陶瓷粒子16的平面形状的大小可以如下计算。即,在粘着在片材12上的多孔质陶瓷集合体14中,分别用光学显微镜观察任意的10处视野。而且,各视野分别引任意的5条直线,测定与直线相交的多孔质陶瓷粒子16内的线段的长度,将其平均值作为该视野中的多孔质陶瓷粒子16的大小。比较这10处视野中的多孔质陶瓷粒子16的大小,提取多孔质陶瓷粒子16的大小的最大值和最小值,计算其比值(最大值/最小值)。

优选多孔质陶瓷集合体14中包含的多个多孔质陶瓷粒子16的厚度ta(参照图7a)为1000μm以下,厚度ta的偏差为10%以下。厚度ta可以使用恒压厚度测定仪等进行测定。

由此,如图11c和图12所示,用粘接剂等树脂材料18(基体)涂覆多孔质陶瓷集合体14而制成块体20的情况下,容易用树脂材料18涂覆多孔质陶瓷集合体14整体,容易使一部分的多孔质陶瓷粒子16上的树脂材料18的厚度均匀。这有助于块体20的低导热系数化。

多孔质陶瓷粒子16的气孔率优选为20~99%。气孔是闭口气孔、开口气孔中的至少一个,也可以包含二者。另外,作为气孔的形状、即开口的面形状,可以是正方形、四边形、三角形、六边形、圆形等以及不规则形状中的任意形状。

平均气孔径优选为500nm以下,进一步优选为10~500nm。该尺寸对阻碍作为热传导的主要原因的晶格振动(声子)的产生有效。

多孔质陶瓷粒子16具有微粒三维连接而成的结构。微粒的粒径优选为1nm~5μm。进一步优选为50nm~1μm。由粒径在该范围内的微粒构成的多孔质陶瓷粒子16,阻碍作为热传导的主要原因的晶格振动(声子)的产生,因此在实现低导热系数方面有效。微粒可以是由一个晶粒构成的粒子(单晶粒子),也可以是由大量的晶粒构成的粒子(多晶粒子)。亦即,多孔质陶瓷粒子16优选为粒径在该范围内的微粒的集合。应予说明,微粒的粒径是根据电子显微镜观察的图像测定构成多孔质陶瓷粒子16的骨架的粒子组中的一个微粒的大小(如果为球状则为直径,否则为最大径)而得到的。

多孔质陶瓷粒子16的导热系数优选小于1.5w/mk,更优选为0.7w/mk以下,进一步优选为0.5w/mk以下,特别优选为0.3w/mk以下。

多孔质陶瓷粒子16的热容量优选为1000kj/m3k以下,更优选为900kj/m3k以下,进一步优选为800kj/m3k以下,特别优选为500kj/m3k以下。

作为多孔质陶瓷粒子16的构成材料,优选包含金属氧化物,更优选仅由金属氧化物构成。这是因为:如果包含金属氧化物,则与金属的非氧化物(例如,碳化物、氮化物)相比,金属与氧之间的离子键合性强,因此导热系数容易变低。

金属氧化物优选为从由zr、y、al、si、ti、nb、sr、la、hf、ce、gd、sm、mn、yb、er以及ta构成的组中选择的1种元素的氧化物或2种以上的元素的复合氧化物。这是因为:如果金属氧化物为这些元素的氧化物、复合氧化物,则不易引起由晶格振动(声子)所致的热传导。

作为具体的材料,可举出在zro2-y2o3中添加gd2o3、yb2o3、er2o3等而得的材料。更具体而言,可举出zro2-hfo2-y2o3、zro2-y2o3-la2o3、zro2-hfo2-y2o3-la2o3、hfo2-y2o3、ceo2-y2o3、gd2zr2o7、sm2zr2o7、lamnal11o19、yta3o9、y0.7la0.3ta3o9、y1.08ta2.76zr0.24o9、y2ti2o7、lata3o9、yb2si2o7、y2si2o7、ti3o5等。

此处,参照图8~图10对多孔质陶瓷结构体10的第1制造方法和第2制造方法进行说明。

先对第1制造方法进行说明。首先,图8的步骤s1中,在上述的多孔质陶瓷粒子16的构成材料的粉末中加入造孔材料、粘结剂、增塑剂、溶剂,进行混合,调制成型用浆料36(参照图9)。

其后,步骤s2中,通过对成型用浆料36实施真空脱泡处理而调整粘度后,进行流延成型而制作成型体30(生片)(成型体制作工序)。例如在图9所示的刮刀装置32的陶瓷脱模用的聚酯膜34上投入成型用浆料36,利用刮刀38以烧成后的厚度成为规定的厚度的方式制作成型体30(生片)。

其后,图8的步骤s3中,将成型体30(生片)从聚酯膜34剥离并回收。陶瓷脱模用的聚酯膜34因为表面为镜面,所以成型体30的表面中聚酯膜34被剥离的面(以下,记为剥离面30a)也为镜面。

其后,步骤s4中,对所回收的成型体30进行烧成,得到片状的烧结体40(烧成工序)。接着,步骤s5中,在片材12上粘着烧结体40(粘着工序)。如上所述,因为成型体30的剥离面30a为镜面,所以烧成处理的烧结体40的端面40a(曾作为剥离面30a的面)也为镜面。因此,通过将烧结体40的端面40a粘着于片材12,烧结体40稳固地粘着于片材12。

其后,步骤s6中,将烧结体40分割为多个多孔质陶瓷粒子16(分割工序)。由此,得到多孔质陶瓷结构体10,该多孔质陶瓷结构体10具有:一个片材12和粘着在片材12上、由多个多孔质陶瓷粒子16形成的多孔质陶瓷集合体14。应予说明,可以对烧成工序后的烧结体40或者分割工序后的多孔质陶瓷粒子16进行表面改性处理。表面改性处理是控制粘接剂等树脂材料18(基体:参照图11c和图12)向多孔质陶瓷粒子16中的渗透程度的处理(主要是使其难渗透的处理)。

上述的步骤s6中的分割工序是将烧结体40分割成多个小片,即多个多孔质陶瓷粒子16。当然,分割工序可以利用以下各种方法进行分割:通过将刀具按压在烧结体40上进行切割(分割)而分割为多个多孔质陶瓷粒子16,或者用激光切断烧结体40而分割成多个多孔质陶瓷粒子16等。这种情况下,因为烧结体40稳固地粘着于片材12,所以可防止分割时烧结体40、多孔质陶瓷粒子16从片材12上剥离下来。

接下来,参照图10对第2制造方法进行说明。该第2制造方法在步骤s101~s103中与上述的步骤s1~s3同样地进行成型用浆料36的调制、成型体30的制作、成型体30的回收。

其后,步骤s104中,进行激光加工、压制加工,从成型体30的上表面形成多个切痕42。

其后,步骤s105~s107中,与上述的步骤s4~s6同样地烧成所回收的成型体30,得到片状的烧结体40,将烧结体40粘着在片材12上,并分割成多个多孔质陶瓷粒子16。

由此,得到多孔质陶瓷结构体10,该多孔质陶瓷结构体10具有:一个片材12和粘着在片材12上的由多个多孔质陶瓷粒子16形成的多孔质陶瓷集合体14。应予说明,该第2制造方法中,也可以对烧成工序后的烧结体40或分割工序后的多孔质陶瓷粒子16进行上述的表面改性处理。

接下来,参照图11a~图11c和图12对使用多孔质陶瓷结构体10构成1个块体20的方法进行说明。

首先,如图11a所示,在对象物22上涂布粘接剂44。在涂布于对象物22的粘接剂44上设置多孔质陶瓷结构体10。这种情况下,使对象物22上的粘接剂44与多孔质陶瓷集合体14对置而设置多孔质陶瓷结构体10。

如图11b所示,例如加热片材12,将片材12剥下来,由此,在对象物22的粘接剂44上转印多孔质陶瓷集合体14。

其后,如图11c和图12所示,用粘接剂等树脂材料18(基体)涂覆多孔质陶瓷集合体14的整体而制成块体20。即,在对象物22上粘着块体20。

以往,如图13a所示,浆料50中添加的粒子52小,所以难以使粒子52均匀地分散在浆料50中。因此,如图13b所示,将浆料50固化而制成块体54时,在浆料50固化而形成的粘接剂56中多个粒子52不均匀分散,所以存在许多仅有导热系数高于粒子52的粘接剂56的区域58,块体54的低导热系数化不充分。

与此相对,在本实施方式中,将具有粘着在片材12上的由多个多孔质陶瓷粒子16形成的多孔质陶瓷集合体14的多孔质陶瓷结构体10粘着在对象物22上,其后,剥下片材12,在对象物22上转印多孔质陶瓷集合体14,用粘接剂等树脂材料18(基体)涂覆该多孔质陶瓷集合体14而构成块体20。

因此,能够在树脂材料18中均匀地分散配置多个多孔质陶瓷粒子16。并且,因为仅有导热系数高于多孔质陶瓷粒子16的树脂材料18的区域变窄,所以能够将块体20的导热系数抑制在较低水平。并且,也能够实现块体20间的导热系数的均匀化,不必根据配置块体20的位置而变更块体20,能够实现配置工序的简化、工时的减少。

另外,因为将粘着于片材12的烧结体40分割为多个多孔质陶瓷粒子16,所以与以往情况相比,能够在对象物22上均匀地配置多个多孔质陶瓷粒子16。并且,即便对象物22的表面为不规则(翘曲等)或曲面状时,沿对象物22的表面形状配置多个多孔质陶瓷粒子16变得容易,能够提高设计的自由度。另外,因为由具有片材12和粘着在该片材12上的多个多孔质陶瓷粒子16的多孔质陶瓷集合体14构成多孔质陶瓷结构体10,所以多孔质陶瓷结构体10的处理变得容易,并且,在对象物22上转印多个多孔质陶瓷粒子16的作业也变得简单。这在实现制造工序的简化方面有利。

片材12的粘合力(jisz0237)优选为1.0n/10mm以上,拉伸伸长率(jisk7127)优选为0.5%以上,厚度优选为5mm以下。由此,能够发挥以下的效果。

(a)粘合力越高越能够稳固地固定多孔质陶瓷粒子16。

(b)拉伸伸长率越高越能够追随曲面。

(c)厚度越薄越容易追随曲面。

片材12的粘合力更详细而言如下所述。即,保持多孔质陶瓷粒子16时的粘合力为1.0n/10mm以上,剥离多孔质陶瓷粒子16时的粘合力为0.1n/10mm以下。

片材12的粘合力的评价方法与粘性胶带的粘合力的评价方法相同,在不锈钢板上粘贴片材12,沿180°或者90°拉动片材12,将片材12从不锈钢板上剥离下来时的力作为粘合力。

另外,片材12是在基材(支承体)上涂布粘接剂而构成的。这种情况下,作为基材的种类,优选如下选择。

即,在平面形状的对象物22上转印多孔质陶瓷粒子16时,作为基材,优选使用膜、金属箔、纸等。因为片材12的基材较硬,所以能够在平面形状的对象物22上使片材12无褶皱地成膜。

在曲面(凸面、凹面、凹凸面)形状的对象物22上转印多孔质陶瓷粒子16时,作为基材,优选使用布、橡胶片材、发泡体等。因为片材12的基材柔软且具有伸缩性,所以能够使片材12追随曲面形状而成膜。

另外,该片材12在热、水、溶剂、光(紫外光)、微波的作用下,粘合力变弱,能够容易地剥下。此时,片材12的粘合力优选比在对象物22与多孔质陶瓷结构体10间使用的粘接剂44弱。

[实施例]

对使用实施例1、2的多孔质陶瓷结构体10、参考例1、2的多孔质陶瓷结构体以及比较例1和2的多孔质陶瓷结构体分别构成块体20时的各块体20的导热系数、对曲面的追随容易度进行了确认。

(实施例1)

作为构成多孔质陶瓷结构体10的多个多孔质陶瓷粒子16,分别使用气孔率为60%、厚度为60μm的多孔质陶瓷粒子16,按照上述的第1制造方法制作实施例1的块体20。即,首先,使用具有片材12和粘着在该片材12的一个表面上的多个多孔质陶瓷粒子16的多孔质陶瓷结构体10。然后,在对象物22上涂布粘接剂44(导热系数2w/mk)后,使用上述片材12,在对象物22的粘接剂44上转印多个多孔质陶瓷粒子16,加热而剥下片材12。从其上方涂布树脂材料18(基体)后,将树脂材料18固化,在对象物22的表面设置块体20。

<多孔质陶瓷结构体10的制作>

实施例1中,如下制作气孔率测定用的多孔质陶瓷结构体10和块体用的多孔质陶瓷结构体10。在后述的实施例2、参考例1、2、比较例1以及比较例2中也是同样的。

首先,在三氧化二钇部分稳定氧化锆粉末中加入造孔材料(胶乳粒子或三聚氰胺树脂粒子)、作为粘结剂的聚乙烯醇缩丁醛树脂(pvb)、作为增塑剂的dop(邻苯二甲酸二辛酯)、作为溶剂的二甲苯以及1-丁醇,用球磨机混合30小时,调制成型用浆料36。对该成型用浆料36实施真空脱泡处理而将粘度调整为4000cps后,利用刮刀装置32以烧成后的厚度成为60μm的方式制作成型体30(生片)。其后,将该成型体30在1100℃烧成1小时而制成烧结体40。其后,在片材12的上表面粘着烧结体40。并且,分割烧结体40而制作多个多孔质陶瓷粒子16。即,制作在片材12上粘着了由多个多孔质陶瓷粒子16构成的多孔质陶瓷集合体14的多孔质陶瓷结构体10。

片材12上的多孔质陶瓷集合体14的平面形状是纵100mm、横100mm的正方形,多孔质陶瓷结构体10成为片材12上排列有约40000个多孔质陶瓷粒子16的形态。

对于实施例1的多孔质陶瓷结构体10,相对于在多孔质陶瓷集合体14内包含的多孔质陶瓷粒子16的角部的个数,位于某个多孔质陶瓷粒子16的一个角部与两个其他多孔质陶瓷粒子16对置处的角部的个数的比例fa为90%。

(实施例2)

作为多孔质陶瓷结构体10,上述比例fa为80%,除此以外,与实施例1同样地制作实施例2的块体20。

(参考例1)

作为多孔质陶瓷结构体10,上述比例fa为70%,除此以外,与实施例1同样地制作参考例1的块体20。

(参考例2)

作为多孔质陶瓷结构体10,上述比例fa为50%,除此以外,与实施例1同样地制作参考例2的块体20。

(比较例1)

作为多孔质陶瓷结构体10,不存在与某个多孔质陶瓷粒子16的角部对置的其他多孔质陶瓷粒子16为2个的位置(即,交叉部ca),使用呈格子状配置有多个多孔质陶瓷粒子16的多孔质陶瓷结构体,除此以外,与实施例1同样地制作比较例1的块体20。

(比较例2)

如图13a所示,调制包含气孔率为90%、粒径为50μm的粒子52(市售的多孔质陶瓷粒子)、聚苯乙烯树脂微粒和水的浆料50后,注入模具,干燥后,进行烧成、固化而制作比较例2的块体54。

[计测方法、测定方法和评价基准]

<气孔率的测定>

对于实施例1、2、参考例1、2以及比较例1,从构成气孔率测定用的多孔质陶瓷结构体10的多个多孔质陶瓷粒子16中随机地选取10个多孔质陶瓷粒子16并埋入树脂中,研磨到用电子显微镜能够观察多孔质陶瓷粒子16的观察位置,作为埋入树脂研磨面。然后,对该埋入树脂研磨面进行电子显微镜观察(图像解析)。根据图像解析计算10个多孔质陶瓷粒子16的各气孔率,将10个多孔质陶瓷粒子16的平均值作为多孔质陶瓷粒子16的气孔率。

<平均气孔径的测定>

使用株式会社岛津制作所的自动孔度计(商品名“autopore9200”)测定多孔质陶瓷粒子16的平均气孔径。

<块体20的导热系数测定方法和评价基准>

首先,用水银孔度计测定块体20的密度。接下来,用dsc(differentialscanningcalorimeter)法测定块体20的比热。接下来,用激光闪光法测定块体20的热扩散率。其后,由热扩散率×比热×密度=导热系数的关系式计算块体20的导热系数,按照以下的评价基准评价实施例1、2、参考例1、2以及比较例1和2。

a:0.9w/mk以下

b:1.0w/mk~1.4w/mk

c:1.5w/mk~1.9w/m

d:2.0w/mk以上

[追随对象物22的曲面的容易度的评价]

用光学显微镜确认在对象物22上存在的多孔质陶瓷粒子16中的周边部浮起的多孔质陶瓷粒子16的个数nb,求出个数nb与片材12上的多孔质陶瓷粒子16的总个数nz的比例,即,(个数nb/总个数nz)×100(%)。而且,按照以下的评价基准,评价实施例1、2、参考例1、2、比较例1。应予说明,比较例2是粘接剂56中包含粒径为50μm的粒子52的块体54,不是具有粒子52粘着于对象物22的性质的例子,因此不进行该追随容易度的评价。

a:小于3%

b:3%以上且小于5%

c:5%以上且小于10%

d:10%以上

<评价结果>

实施例1和2、参考例1和2以及比较例1和2的详细内容和评价结果示于下述表1。

[表1]

由表1可知,比较例2的导热系数高达2.0w/mk以上。认为这是因为比较例2的块体54存在许多仅有粘接剂56的区域58,因此导热系数变高。比较例1的导热系数也高达1.5w/mk以上。这是因为比较例1的块体54为对置的多个多孔质陶瓷粒子16间的通路在多孔质陶瓷集合体14整体范围内成直线状延伸的形态,所以在树脂材料18中传递的热容易传播。

与此相对,实施例1、2、参考例1、2的导热系数都低至1.4w/mk以下,特别是实施例1和2的导热系数非常低,为0.9w/mk。认为这是因为对置的多个多孔质陶瓷粒子16间的通路为复杂地分支的状态,所以在树脂材料18中传递的热难以传播,促进了导热系数的降低。

就实施例1、2、参考例1和2以及比较例1中追随对象物22的曲面的容易度而言,对实施例1和2的评价高,实施例1的评价最高。对于参考例1和2,因为比例fa小于80%,所以交叉部ca和cb的个数少,对对象物22的表面的追随性降低。

应予说明,本发明的多孔质陶瓷结构体并不局限于上述的实施方式,在不脱离本发明的要旨的情况下,当然可以采用各种构成。

上述例子中,制作块体20时,用树脂材料18涂覆多孔质陶瓷集合体14,除此之外,也可以用树脂材料18涂覆多孔质陶瓷集合体14的一部分而制成块体20,还可以不使用树脂材料18,仅在对象物22上设置多孔质陶瓷集合体14而制成块体20。

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