親水性ナノ粒子断熱材の熱伝導率におよぼす水分の影響

摘要

世界的な規模でさまざまな省エネルギー活動が行われている。そのため，自動車や鉄鋼.電子部品，半導体など，日本の中心的な産業分野では，さまざまな熱源からの熱損失をいかに減らすかという研究開発に重点が置かれている。このような状況を受けて，近年，超低熱伝導率材料として真空断熱材やナノ粒子を使つた断熱材が盛んに開発されるようになった。特にナノ粒子を使ったナノ粒子/繊維複合材料（ナノ粒子断熱材）は耐熱性に優れているため，1000℃まで使用可能なものが報告されて いるとともに[1,2],数百度の温度領域で熱伝導率が0.02 W/(m·K)以下のものまで報告されている[3]。しかしながら，室温付近での熱伝導率の評価例はほとんどない。その原因は，工業炉での使用が多いため，高温領域での熱伝導率が重要視されているためである。しかしながら，実際には多くのナノ粒子断熱材が室温から中温度領域(約600℃)にかけて使用されるため，100℃以下での熱伝導率も省エネルギーにとって重要な要素となっている。特に，親水性のナノ粒子断熱材では，断熱材内部に含まれる水分が，熱伝導率に対してどの程度の影響をおよぼすのかについて十分な検討がなされていないのが実状である。%Hydrophilic nanoporous materials have extremely low thermal conductivities ranging from 0.02 to 0.05 W/(m·K) in the temperature range from room temperature to 800℃. However, the effect of water absorbed in the specimen on the thermal conductivity has not almost been investigated under 100℃. Therefore, we have made an new apparatus, and have measured thermal conductivities of the nanoporous materials, which were made of fumed silica, in the temperature range from about 30℃ to 80℃. The result of the measurements has proved that a cusp wave profile, which appears as the peak value at about 100℃ for the relationship between the thermal conductivity and the mean temperature of the specimen, was observed due to the evaporation of water around 100℃. Furthermore, it was suggested that the water absorbed in the material lowered the efficiency of scattering on the thermal radiation.