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テクノロジー

温度が上がると体積が縮む「負熱膨張材料」 26

ストーリー by nagazou
縮小 部門より
温めると体積が小さくなる「負熱膨張」材料に関するニュースが複数出ている。スマートフォンなどの先端機器では、温度が上がると体積が大きくなる熱膨張により、部材の変形や異種材料間の剥離などが起きる。負熱膨張はこの問題を解決する糸口になると見られている。

日経新聞の記事によると、東京工業大学などの研究チームは熱による収縮率として過去最高となる9.3%の体積変化を起こす材料を開発したそうだ。従来の記録は7.9%の体積変化だったが、この材料にストロンチウムを加えたところ、セ氏177度から427度に加熱したときに9.3%の体積変化が起きたとしている(日経新聞)。

また名古屋大学と同大学発ベンチャー企業であるミサリオは30日、熱膨張抑制剤「ピロリン酸亜鉛マグネシウム」の微粒子化に成功したと発表した。微細化や複雑化が進む電子デバイス上で負熱膨張材料を使用するためには、熱膨張抑制剤をサブミクロンから1μm程度に微細化することが必要になるという。同グループは同熱膨張抑制剤の微細化に成功。粒径1μm程度のミクロンクラスの量産品の試験供給を開始するとしている(名古屋大学fabcross for エンジニア)。
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  • by nemui4 (20313) on 2023年02月03日 14時18分 (#4404946) 日記

    みたいなやつ?

  • by Anonymous Coward on 2023年02月03日 14時49分 (#4404965)

    これは違うのだろうけど
    原理的には行き過ぎたインバー合金とかもあるよね。
    低温における磁気の反発による膨張が高温で弱くなって縮む。
    それが熱膨張を上回れば。

  • by Anonymous Coward on 2023年02月03日 14時36分 (#4404960)

    体積は減っても質量は変わらないわけだから

    熱収縮チューブは縮むってよりは太くなる。
    見た目が縮むように見えるけど肉厚が厚くなっているので
    薄く伸びたものが変形して厚く短くなるので小さく小さくなったように見える。

    ま、水が0度から4度までの過程が真実かもしれないね。
    そう考えると、温度を上げ続けると収縮が止まって膨張に転じる温度がある筈だ。

  • by Anonymous Coward on 2023年02月03日 15時16分 (#4404997)

    縮んでも結局変形や剥離はするんじゃないの。

    • by Anonymous Coward

      例えば10℃の温度変化で10%伸びる物質Aと、20%縮む物質Bがあった時に、
      長さ方向にAとBを2:1の割合になるように繋いだら、温度変化が打ち消しあって伸び縮みしない。
      みたいなものかな?

      もっとも1次元ならうまくいく理屈でも、2次元3次元でうまくいくかは知らん
      単純に縦横それぞれ2:1で割ってもうまくいかんなあ。

  • by Anonymous Coward on 2023年02月03日 15時20分 (#4405000)

    我が国の内燃機関の今の評価に成って居るとも持っているが?

  • by Anonymous Coward on 2023年02月03日 16時22分 (#4405043)

    >>>スマートフォンなどの先端機器では、温度が上がると体積が大きくなる熱膨張により、部材の変形や異種材料間の剥離などが起きる。負熱膨張はこの問題を解決する糸口になると見られている。

    この説明はおかしいのでは? 変形するなら熱膨張が出来る限り小さい材料を使えば良いし、剥離するなら柔軟性のある接着剤や両面テープを接合に使えば良い(Appleの製品は接着剤と両面テープだらけだ)
    熱膨張が負となる材料が必要とされるのは、正の材料との合金を作ったりして熱膨張が限りなく0に近い精密機器用の部品にするためのはずだが?(バイメタルみたいな用途もあるが)
    #アルミやステンレスや鉄やプラスチック素材の熱膨張によりスマートフォンの部材が変形して困るなどという話は聞いたことがない

    • ピン数が多いBGAインタポーザだと膨張で反りダイは剥がれ縦横にも面積が拡大してはんだボールには剪断力がかかるとかいつかどこかで見かけたようなないような。そういう所に砂状のこれを練り込んで無理矢理形状を整えるのかも。今度は平面波の干渉パターンのごとく凸凹になりそうな気もしますが……

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    • by Anonymous Coward on 2023年02月03日 20時11分 (#4405190)

      まあ既に指摘があるように、半田ボールとかなんだろうね
      スマホの基板とかは変形しにくいのだろうけど

      https://www.dipro.co.jp/news/detail?id=1091 [dipro.co.jp]

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    • by Anonymous Coward

      >#アルミやステンレスや鉄やプラスチック素材の熱膨張によりスマートフォンの部材が変形して困るなどという話は聞いたことがない

      スマホの電池が膨れ上がってバキッと本体カバーが割れたことあるよ

      • by Anonymous Coward on 2023年02月03日 17時28分 (#4405089)

        それ熱膨張違う。ガス膨張や。

        実際熱膨張的にはスマホの熱膨張程度じゃあまり意味があるとは思えないよね。クリアランス入れときゃいいだけなので。
        どっちかというと、精密機器の温度補償用とかじゃないかな…。にしても温度域が高いからこのままじゃやりずらいかもしれないが。

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    • by Anonymous Coward

      Pixel7のリアカメラカバーガラスが割れたって話ならありましたね。
      まあ原因は断定されていませんが。

    • by Anonymous Coward

      ストーリーの後半読むと、熱で膨張する材料に熱で収縮する材料を混ぜて、熱膨張が出来る限り小さい材料を作るんだろ。

    • by Anonymous Coward

      電源部で多数使用されている積層セラミクスコンデンサも、熱膨張ひずみによる破損が部品寿命の原因として挙げられています。
      スイッチング周波数相当で機械・熱的に疲労していく上、圧力を受けると圧電効果を発生させるので機械的強度が必要な部品です。
      こういった材料をうまく使用して熱-ひずみ曲線をセラミクスとほぼ同一にした薄膜を作成することができれば、部品寿命を大きく伸ばすことができるでしょう。

  • by Anonymous Coward on 2023年02月03日 16時51分 (#4405060)

    圧縮したら冷えるんやろか?

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