탄소 충전 고열전도성 복합재료의 개발

전문가 제언

○ 근래에 LED나 파워반도체에서는 고출력화가 진행되고 있어 이에 대응으로 방열대책이 추진되고 있다. 예를 들면 LED조명은 출력이 높은 것은 단위면적당 투입 에너지량은 1×106W/m2을 넘는다. 이 투입 에너지의 70%는 열로 된다고 한다. LED소자의 발광강도가 저하되고 파장이 변화하므로 방열대책이 중요하다. 또한 전자부품의 방열방법의 한 가지는 방열기판 재료의 열전도성을 향상시키는 방법을 들 수 있다. 또한 경량이면서 더 고열전도성의 방열 재료가 요구된다.

○ 기고자 등은 CNT(탄소나노튜브)와 VGCF(기상성장 탄소섬유)의 매우 높은 열전도율에 주목하여 Al을 모재로 한 공업용 방열재료를 개발하였다. 필러의 열전도율을 높이기 위해 사용된 CNT는 전기적, 기계적 특성이 우수하나 극미세이기 때문에 계면 열저항이 크므로 열전도율 향상에 문제가 된다. 반면에 VGCF는 축 방향(X축)에 매우 높은 열전도율을 가진 탄소섬유이다. 그 직경은 수 10∼수 100㎛로 비교적 크고, 길이도 비교적 길어서 계면 열저항에 미치는 영향은 비교적 적다.

○ 지금까지 한 방향으로 750W/mK가 넘는 열전도율을 얻을 수 있다. 이들 CNT와 VGCF을 이용한 고열전도성 복합재료는 Al-Si 공정합금을 이용하여서 계면접착성을 향상시켰다. 또한 CNT 네트워크의 형성에 의해 계면 열저항을 저감시켜서 높은 열전도율을 달성할 수 있었다.

○ 소량 그래핀에 의한 열전도 성능이 향상되어 고열전도성 고분자 복합재료로서 응용 가능성을 보고하였다[공주대학 조국영 교수 등의 청정기술, 19(3), 2013, pp. 243]. 동현전자는 필러의 표면개질을 통해 전자파 흡수기능을 가진 고열전도성 복합재료를 개발하였다. 일본 Sumitomo Precisions는 탄소섬유 함유된 Al 고열전도성 복합재료, 국제특허 공개번호 WO 2009/005082를 공개되었다.

○ 고열전도성 복합재료는 열전도성 필러에 의한 계면성상을 향상시킴으로써 매우 높은 열전도율이 얻어지고 있다. 한국에서도 소형, 박형화된 전자기기 등에 사용되는 재료의 고열전도화, 부품의 성능향상 등 복합재료 분야의 실용화를 위한 선도적인 산학연 공동기술개발이 필요하다.

저자

Yohei ITO

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2013

권(호)

49(9)

잡지명

日本接着學會誌

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

343~348

분석자

이*복

분석물

• 탄소 충전 고열전도성 복합재료의 개발.pdf [336,861 byte]

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