グラフェンシートの分散性を考慮した熱伝導解析

CFRTP材の熱伝導性能を上げるためマトリクスにグラフェンシートを加え熱伝導特性を改善させる方法が採られています。一方で、グラフェンシートはそのまま添加すると凝集してしまいます。そのため、グラフェンシートの分散構造が物性へ与える影響を解析を行い調査しました。なお、本事例では、マトリクスはPEEKを想定しています。
まず、J-OCTAを用いてグラフェンシートの表面改質の有無による分散性の違いを確認しました。
次に、J-OCTAで求めたグラフェンシートの座標をDigimat-FE/Modelerの入力値として用いてミクロ構造モデルを再作成し、Digimat-FE/Solverにより熱伝導性能を求めました。
最終的に、Digimat-FE/Solverにより求めた熱伝導度を用いて、グラフェンシートの分散の影響を考慮したCFRTP全体の平均的な熱伝導性能を求めました。（Digimat-MF）

マトリクス部分に存在するフィラー分散構造の違いが、材料全体の熱伝導性能に影響を及ぼすことを確認できました。
また、マトリクスにグラフェンシートを追加することでCFRTPの熱伝導性能を向上できることを確認できました。さらに、分散した状態と凝集した状態を比べることで、同じ量のグラフェンシートを添加した場合にも、表面改質を行い均一に分散している状態の方が、よりCFRTPの熱伝導性能が向上することを確認できました。