パーコレーション解析
~数値材料試験による複合材料設計~

公開日2021年5月

近年では電子部品の消費電力の増大に伴い、放熱が問題になることが多くなっています。従来は金属などが使用されてきましたが、プラスチック(樹脂)は成形性が良いことなどから、ノートパソコン、携帯、LEDなど幅広く普及してきています。さらに、電子基板の絶縁層にも放熱性の向上を目的として利用されています。また、高電気伝導性の複合材料も二次電池や燃料電池の電子キャリアー材や触媒胆持体、電極材料、電磁波シールド材、面状発熱体など様々な分野で使用されています。
熱伝導率が低い樹脂に、熱伝導率が高いアルミナなどのフィラー(粒子や繊維)を充填させていくと、ある程度の充填率で熱伝導率が飛躍的に上昇することが知られています。また、絶縁体の樹脂に導電性の高いカーボンなどを充填していくと、同様にある程度の充填率で電気伝導率が飛躍的に上昇します。このように特性が変化する現象はパーコレーション(Percolation)と呼ばれています。材料設計を行う上ではこのような特性を把握することが重要です。そこで本資料ではAnsys、Multiscale.Simを用いたパーコレーションの解析事例をご紹介させていただきます。

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