JP2018058758A - 多孔質セラミック構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】低熱伝導率化を図ることができると共に、基材等に直接接着剤等を用いて設置することができ、バルク体の設置を容易にすることができる多孔質セラミック構造体の提供。
【解決手段】気孔率が２０〜９９％である多孔質セラミック構造体１０であって、一主面１２ａと、該一主面１２ａと対向する他主面１２ｂとを有し、一主面１２ａから他主面１２ｂに向かって少なくとも１つの切れ込み１６が形成され、切れ込み１６で区画された部分（区画部分１８）のアスペクト比が３以上であり、平均気孔径が５００ｎｍ以下、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以下である多孔質セラミック構造体１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、多孔質セラミック構造体に関し、該多孔質セラミック構造体を含有する構成部材の低熱伝導率化を図る上で好適な多孔質セラミック構造に関する。

断熱材や膜等に充填されるフィラーとして、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載された組成物や中空粒子等がある。

特許文献１には、熱伝導率の低い多孔質オルガノポリシロキサン硬化物を形成することができる硬化性オルガノポリシロキサン組成物が記載されている。

特許文献２には、低熱伝導率の中空粒子を用いた塗料を使用して、低熱伝導率の膜を形成することが記載されている。

特許文献３には、静電相互作用で母材粒子表面に添加物粒子を吸着させることで、ナノコートされた複合粒子を製造し、さらに、これを用いて通常の粉末冶金プロセスを経由して、複合材料を製造することが記載されている。

特開２０１０−１５５９４６号公報 特開２００４−１０９０３号公報 特開２０１０−６４９４５号公報

特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、低熱伝導率化が不十分であった。特許文献３に記載の技術では、粉末冶金での複合材料の作製を意図しているため、母材粒子に粒径がｎｍオーダーの微粒子をコーティングすることを念頭においている。そのため、母材粒子間の距離が短くなり、この場合も、低熱伝導率化が不十分である。

接着剤に添加する粒子が小さいと、接着剤に粒子を均一に分散させることが困難である。また、予め粒子が添加された接着剤を焼成してバルク体としてから、例えば基材（バルク体が貼着される対象物）上に設置する必要があることから、基材の一部の領域に設置したり、複雑な形状に沿って設置することが困難である。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、低熱伝導率化を図ることができると共に、対象物等に直接接着剤等を用いて設置することができ、バルク体の設置を容易にすることができる多孔質セラミック構造体を提供することを目的とする。

［１］ 本発明に係る多孔質セラミック構造体は、気孔率が２０〜９９％である多孔質セラミック構造体であって、一主面と、該一主面と対向する他主面とを有し、前記一主面から前記他主面に向かって少なくとも１つの切れ込みが形成され、前記切れ込みで区画された部分のアスペクト比が３以上であることを特徴とする。

［２］ 本発明において、前記切れ込みの深さをｈａ、当該多孔質セラミック構造体の厚みをｔａとしたとき、１／１０≦ｈａ／ｔａ≦９／１０を満足することが好ましい。

［３］ 本発明において、最小長が５００μｍ以下であることが好ましい。

［４］ 本発明において、平均気孔径が５００ｎｍ以下であることが好ましい。

［５］ 本発明において、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。

［６］ 本発明において、微粒子が三次元に繋がった構造を有し、前記微粒子の粒径が１ｎｍ〜５μｍであることが好ましい。

［７］ 本発明に係る多孔質セラミック構造体は、シートの上に配置されてもよい。

本発明に係る多孔質セラミック構造体によれば、低熱伝導率化を図ることができると共に、対象物等に直接接着剤等を用いて設置することができ、バルク体の設置を容易にすることができる。

図１Ａは、多孔質セラミック構造体を、一主面を下方に向けて配置した例を示す斜視図であり、図１Ｂは、多孔質セラミック構造体を一主面から見て示す平面図であり、図１Ｃは他の例を示す平面図である。 図２は、本実施の形態に係る多孔質セラミック構造体を示す断面図である。 図３Ａは、多孔質セラミック構造体の製造方法の１つの例を示すフローチャートであり、図３Ｂは、多孔質セラミック構造体の製造方法の他の例を示すフローチャートである。 図４Ａは、基材（バルク体が貼着される対象物）上に接着剤を塗布した状態を示す工程図であり、図４Ｂは、１つの面に多孔質セラミック構造体を貼り付けたシートを使って、接着剤上に多孔質セラミック構造体を転写した状態を示す工程図であり、図４Ｃは、シートを剥がした状態を示す工程図である。 図５Ａは、多孔質セラミック構造体上に、接着剤を塗布してバルク体を構成した例を一部省略して示す断面図であり、図５Ｂは、図５Ａの状態から上層の接着剤上に、さらに多孔質セラミック構造体を転写して、バルク体を構成した例を一部省略して示す断面図であり、図５Ｃは、図５Ｂの状態から多孔質セラミック構造体上に、接着剤を塗布してバルク体を構成した例を一部省略して示す断面図である。 図６Ａは、図５Ａに示す多孔質セラミック構造体の一部又は全部の区画部分を分離して、それぞれ区画片とした状態を一部省略して示す断面図であり、図６Ｂは、表面が不定形（反り等）であったり、曲面状等である対象物の表面に沿って、複数の区画片を設置した状態を一部省略して示す断面図である。 図７Ａは、多孔質セラミック構造体の他主面に緻密層を配置した状態を一部省略して示す断面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示す多孔質セラミック構造体の一部又は全部の区画部分を分離してそれぞれ区画片とした状態を一部省略して示す断面図である。 図８Ａは、従来例において複数の粒子をスラリーに分散させた状態を一部省略して示す説明図であり、図８Ｂは、スラリーを乾燥、焼成、固化してバルク体とした状態を一部省略して示す説明図である。

以下、本発明に多孔質セラミック構造体の実施の形態例を図１Ａ〜図８Ｂを参照しながら説明する。なお、本明細書において、数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。

本実施の形態に係る多孔質セラミック構造体１０は、例えば図１Ａ及び図１Ｂに示すように、一主面１２ａと、該一主面１２ａと対向する他主面１２ｂと、複数の側面（例えば４つの側面１４ａ〜１４ｄ）とを有する立体状である。この多孔質セラミック構造体１０の形状は、少なくとも上面から見た平面形状が、基材（すなわち、図４Ａ等に示すように、バルク体２２が貼着される対象物２４）への設置部分の平面形状に沿った形状となっている。図１Ａでは、説明を簡単にするために、便宜的に直方体状としている。

そして、この多孔質セラミック構造体１０は、一主面１２ａから他主面１２ｂに向かって少なくとも１つの切れ込み１６が形成されている。切れ込み１６は、図１Ａに示すように、１つの方向（例えばｘ方向）に沿った切れ込み１６を１つ、あるいはそれ以上形成してもよいし、１つの方向とは別の方向（例えば１つの方向と直交する方向：ｙ方向）に沿った切れ込み１６を１つあるいはそれ以上形成してもよい。

図１Ｂに示すように、切れ込み１６は、例えば切れ込み１６ａのように、一方の側面（例えば側面１４ａや側面１４ｃ）から、該一方の側面に対向する他方の側面（例えば側面１４ｂや側面１４ｄ）にかけて直線状に延在させて形成してもよいし、例えば切れ込み１６ｂ等のように、途中まで延在させて形成してもよい。また、切れ込み１６は、図１Ｃに示すように、切れ込み１６ａや１６ｂ等のように、側面（例えば側面１４ａあるいは側面１４ｃ）に沿って例えばｘ方向あるいはｙ方向に沿って形成してもよいし、切れ込み１６ｃや１６ｄのように、側面（例えば側面１４ｂや側面１４ｄ）に対して斜め方向に形成してもよい。

また、多孔質セラミック構造体１０は、図１Ｂに示すように、切れ込み１６で区画された部分（以下、区画部分１８と記す）のアスペクト比が３以上であることが好ましい。さらに好ましくは５以上であり、より好ましくは７以上であり、特に好ましくは１５以上である。

ここで、アスペクト比は最大長Ｌａ／最小長Ｌｂをいう。最大長Ｌａは、図１Ｂに示すように、区画部分１８を構成する複数の面のうち、最も広い面（ここでは、一主面１２ａに属する面）における最大長をいう。広い面が正方形、長方形、台形、平行四辺形、多角形（五角形、六角形等）であれば、最も長い対角線の長さが該当し、円形であれば直径が該当し、楕円であれば、長軸の長さが該当する。一方、最小長Ｌｂとは、図１Ａに示すように、区画部分１８の厚みのうち、最も薄い部分の厚み、すなわち、多孔質セラミック構造体１０の厚みｔａをいう。

厚みｔａは、５００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは５０〜５００μｍであり、より好ましくは５５〜４００μｍであり、特に好ましくは６０〜３００μｍである。

図２に示すように、切れ込み１６の端面２０は傾斜していてもよい。端面２０の傾斜角θは、全ての切れ込み１６について同じであってもよいし、異なっていてもよい。ここで、傾斜角θとは、一主面１２ａの法線方向に対する傾斜角をいう。なお、切れ込み１６の断面形状は矩形状であっても構わない。

また、図２に示すように、切れ込み１６の深さｈａと多孔質セラミック構造体１０の厚みｔａとの関係は、
１／１０≦ｈａ／ｔａ≦９／１０
であることが好ましい。
１／１０≦ｈａ／ｔａ≦７／１０
がさらに好ましく、
１／１０≦ｈａ／ｔａ≦１／２
がより好ましい。

なお、４つの側面１４ａ〜１４ｄの各稜線部分に湾曲面（Ｒ面）を形成してもよいし、形成しなくてもよい。

ここで、多孔質とは、緻密でも中空でもない状態をいい、複数の気孔又は粒子で構成された状態をいう。なお、緻密とは、複数の微粒子が隙間なく結合した状態であって、気孔を有しない。中空とは、内部が中空であって、外殻部分が緻密である状態をいう。

多孔質セラミック構造体１０の気孔率は２０〜９９％である。気孔とは、閉気孔、開気孔の少なくとも１つのことであり、両方を含んでもよい。また、気孔の形状、すなわち、開口の面形状としては、正方形、四角形、三角形、六角形、円形等、不定形のいずれの形状であってもよい。平均気孔径は５００ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜５００ｎｍである。この寸法は、熱伝導の主因である格子振動（フォノン）の発生を阻害するのに有効である。

多孔質セラミック構造体１０は、微粒子が三次元に繋がった構造を有する。微粒子の粒径は１ｎｍ〜５μｍであることが好ましい。さらに好ましくは５０ｎｍ〜１μｍである。このような範囲の粒径の微粒子で構成された多孔質セラミック構造体１０は、熱伝導の主因である格子振動（フォノン）の発生が阻害されるため、低熱伝導率を図る上で有効となる。微粒子とは、一つの結晶粒からなる粒子（単結晶粒子）であってもよいし、多数の結晶粒からなる粒子（多結晶粒子）であってもよい。つまり、多孔質セラミック構造体１０がこの範囲の粒径の微粒子の集まりであることが好ましい。なお、微粒子の粒径は、多孔質セラミック構造体１０の骨格を構成する粒子群のうちの１つの微粒子の大きさ（球状であれば直径、そうでなければ最大径）を、電子顕微鏡観察の画像から計測したものである。

多孔質セラミック構造体１０の熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．７Ｗ／ｍＫ以下であり、より好ましくは０．５Ｗ／ｍＫ以下、特に好ましくは０．３Ｗ／ｍＫ以下である。

多孔質セラミック構造体１０の構成材料としては、金属酸化物を含むことが好ましく、金属酸化物のみからなることがさらに好ましい。金属酸化物を含むと、金属の非酸化物（例えば、炭化物や窒化物）に比べて金属と酸素の間のイオン結合性が強いために熱伝導率が低くなりやすいためである。

金属酸化物がＺｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｍｎ、Ｙｂ、Ｅｒ、及びＴａからなる群から選ばれる１の元素の酸化物あるいは２以上の元素の複合酸化物であることが好ましい。金属酸化物がこれらの元素の酸化物、複合酸化物であると、格子振動（フォノン）による熱伝導が起こりにくくなるためである。

具体的な材料としては、ＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３にＧｄ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３等を添加したものが挙げられる。さらに具体的には、ＺｒＯ_２−ＨｆＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２−ＨｆＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｚｒ_２Ｏ_７、Ｓｍ_２Ｚｒ_２Ｏ_７、ＬａＭｎＡｌ_１１Ｏ_１９、ＹＴａ_３Ｏ_９、Ｙ_０．７Ｌａ_０．３Ｔａ_３Ｏ_９、Ｙ_１．０８Ｔａ_２．７６Ｚｒ_０．２４Ｏ_９、Ｙ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、ＬａＴａ_３Ｏ_９、Ｙｂ_２Ｓｉ_２Ｏ_７、Ｙ_２Ｓｉ_２Ｏ_７、Ｔｉ_３Ｏ_５等が挙げられる。

ここで、多孔質セラミック構造体１０の製造方法について、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明する。

先ず、図３ＡのステップＳ１において、上述した多孔質セラミック構造体１０の構成材料の粉末に、造孔材、バインダー、可塑剤、溶剤を加えて混合し、成形用スラリーを調製する。

その後、ステップＳ２において、スラリーに、真空脱泡処理を施すことにより、粘度を調整した後、例えばドクターブレード装置によって、焼成後の厚さが最小長Ｌｂとなるように成形体（グリーンシート）を作製する。

その後、ステップＳ３において、成形体（グリーンシート）を焼成してシート状の焼結体を得る。

そして、ステップＳ４において、焼結体をレーザーで加工することで、複数の切れ込み１６を有する多孔質セラミック構造体１０を得る。このレーザー加工においては、焼結体に対してレーザー光をその厚み方向途中まで到達させることで行われる。

その他の製造方法としては、例えば図３Ｂに示すように、ステップＳ１０１及びＳ１０２において、図３ＡのステップＳ１及びＳ２と同様に、成形用スラリーを調製した後、焼成後の厚さが最小長Ｌｂとなるように成形体（グリーンシート）を作製する。

その後、ステップＳ１０３において、成形体（グリーンシート）をレーザーで加工することで、複数の凹凸を有する成形体（グリーンシート）を作製する。

その後、ステップＳ１０４において、複数の凹凸を有する成形体を焼成することで、複数の切れ込み１６を有する多孔質セラミック構造体１０を得る。

次に、多孔質セラミック構造体１０を用いて１つのバルク体２２を構成する方法について図４Ａ〜図４Ｃを参照しながら説明する。

先ず、図４Ａに示すように、対象物２４上に接着剤２６を塗布する。図４Ｂに示すように、例えば１つの面に多孔質セラミック構造体１０を貼り付けたシート２８を使って、対象物２４の接着剤２６上に多孔質セラミック構造体１０を転写する。シート２８は、粘着力があるシートもしくはフィルムであり、熱、電気等の外的要因で剥離することが可能なものが好ましい。もちろん、多孔質セラミック構造体１０を治具にて把持できる程度にサイズが大きければ、シート２８を使用せずに直接治具を使用して接着剤２６上に載置してもよい。

図４Ｃに示すように、シート２８を加熱して、シート２８を剥がすことで、対象物２４上に多孔質セラミック構造体１０と接着剤２６によるバルク体２２が設置されることになる。

さらに、図５Ａに示すように、多孔質セラミック構造体１０上に、接着剤２６を塗布してバルク体２２を構成してもよい。この場合、多孔質セラミック構造体１０の外表面が接着剤２６で覆われるため強度的に強固になるが、図４Ｃの例よりも熱伝導率が高くなるおそれがある。

また、図５Ｂに示すように、図５Ａの状態から上層の接着剤２６上に、さらに多孔質セラミック構造体１０を転写して、バルク体２２を構成してもよい。すなわち、２層の多孔質セラミック構造体１０と接着剤２６によるバルク体２２が構成される。また、図５Ｃに示すように、図５Ｂの状態から上層の多孔質セラミック構造体１０上に、接着剤２６を塗布してバルク体２２を構成してもよい。

もちろん、図４Ｃの状態を起点として、複数の多孔質セラミック構造体１０上への接着剤２６の塗布→接着剤２６上への多孔質セラミック構造体１０の転写を繰り返して、３層以上の多孔質セラミック構造体１０と接着剤２６によるバルク体２２を構成してもよい。あるいは、図５Ａの状態を起点として、接着剤２６上への多孔質セラミック構造体１０の転写→多孔質セラミック構造体１０上への接着剤２６の塗布を繰り返して、３層以上の多孔質セラミック構造体１０と接着剤２６によるバルク体２２を構成してもよい。

また、図６Ａに示すように、接着剤２６上に多孔質セラミック構造体１０を転写したときに、多孔質セラミック構造体１０の一部又は全部の区画部分１８が分離して、それぞれ区画片３０となってもよい。この場合、図６Ｂに示すように、対象物２４の表面が不定形（反り等）であったり、曲面状等であっても、対象物２４の表面に沿って、複数の区画片３０を設置することができる。

また、図７Ａに示すように、多孔質セラミック構造体１０の他主面１２ｂに緻密層３２を配置してもよい。この場合、図７Ｂに示すように、多孔質セラミック構造体１０の一部又は全部の区画部分１８が分離して、それぞれ区画片３０となった場合であっても、区画片３０と一緒に分離した緻密層３２によって区画片３０の強度を確保することが可能となる。もちろん、緻密層３２を多孔質セラミック構造体１０の他主面１２ｂのほか、他主面１２ｂと対向する一主面１２ａ（対象物２４側の主面）に配置してもよい。また、多孔質セラミック構造体１０の一主面１２ａと他主面１２ｂの両方に緻密層３２を配置してもよい。多孔質セラミック構造体１０の一主面１２ａに緻密層３２を配置すると、接着剤２６が多孔質セラミック構造体１０や区画片３０に染み込むのを抑制することができ、しかも、多孔質セラミック構造体１０や区画片３０の強度を高くすることができる。多孔質セラミック構造体１０への緻密層３２の配置は、別体の緻密層３２を多孔質セラミック構造体１０に配置してもよいし、多孔質セラミック構造体１０自体に変質層（緻密層）を形成してもよい。

従来は、図８Ａに示すように、スラリー３４に添加する粒子３６が小さいため、スラリー３４に粒子３６を均一に分散させることが困難である。そのため、図８Ｂに示すように、スラリー３４を焼成、固化してバルク体２２としたとき、接着剤２６中に複数の粒子３６が均一に分散しないことから、粒子３６よりも熱伝導率が高い接着剤２６のみの領域３８が多く存在することになり、バルク体２２の低熱伝導率化が不十分となる。

これに対して、本実施の形態では、例えば図５Ａにも示すように、複数の切れ込み１６にて区画された部分、すなわち、複数の区画部分１８が接合された形態となっているため、接着剤２６中に、複数の区画部分１８を均一に分散配置することができる。しかも、多孔質セラミック構造体１０よりも熱伝導率が高い接着剤２６のみの領域が狭くなることから、バルク体２２の熱伝導率を低く抑えることができる。しかも、バルク体２２間での熱導電率の均一化も図ることができ、バルク体２２を配置する箇所に応じてバルク体２２を変更する必要がなく、配置工程の簡略化、工数の削減化を図ることができる。

特に、上記の方法では、対象物２４上に接着剤２６を介して多孔質セラミック構造体１０を設置したので、対象物２４上に複数の区画部分１８あるいは複数の区画片３０を均一に並べることができる。しかも、対象物２４の一部の領域にバルク体２２を設置したり、複雑な形状に沿ってバルク体２２を設置することも容易になり、設計の自由度を向上させることができる。また、１つの面に多孔質セラミック構造体１０を貼り付けたシート２８を使用するようにしたので、複数の切れ込み１６が形成された多孔質セラミック構造体１０のハンドリングが容易になり、しかも、接着剤２６上に、多孔質セラミック構造体１０を設置する作業も簡単になる。これは、製造工程の簡略化を図る上で有利である。

シート２８の粘着力（ＪＩＳ Ｚ０２３７）は１．０Ｎ／１０ｍｍ以上、引張伸度（ＪＩＳ Ｋ７１２７）は０．５％以上、厚みは５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、以下の効果を奏することができる。
（ａ） 粘着力が高いほど多孔質セラミック構造体１０を強固に固定することができる。
（ｂ） 引張伸度が高いほど曲面に追従させることができる。
（ｃ） 厚みが薄いほど曲面に追従させやすい。

シート２８の粘着力は、より詳しくは、以下の通りである。すなわち、多孔質セラミック構造体１０の保持時の粘着力は１．０Ｎ／１０ｍｍ以上、多孔質セラミック構造体１０の剥離時の粘着力は０．１Ｎ／１０ｍｍ以下である。

シート２８の粘着力の評価方法は、粘着テープの粘着力の評価方法と同じであり、ステンレス板にシート２８を貼り付け、シート２８を１８０°又は９０°に引っ張り、シート２８がステンレス板から剥がれるときの力を粘着力とする。

また、シート２８は基材（支持体）に接着剤が塗布されて構成されている。この場合、基材の種類としては、以下のように選択することが好ましい。

すなわち、平面形状の対象物２４上に多孔質セラミック構造体１０を転写する場合は、基材としてフィルム、金属箔、紙等を用いることが好ましい。シート２８の基材が硬めなので、平面形状の対象物２４に対してシート２８を皺なく成膜することが可能となる。

曲面（凸面、凹面、凹凸面）形状の対象物２４上に多孔質セラミック構造体１０を転写する場合は、基材として布、ゴムシート、発泡体等を用いることが好ましい。シート２８の基材が柔らかく伸縮性があるので、シート２８を曲面形状に追従して成膜することが可能となる。

また、このシート２８は、熱や水、溶剤、光（紫外光）、マイクロ波を作用させることで、粘着力が弱くなり、容易に剥がすことが可能である。このとき、シート２８の粘着力は、対象物２４と多孔質セラミック構造体１０間に用いた接着剤２６よりも弱いことが好ましい。

また、切れ込み１６が形成されていることで、例えば図５Ａに示すように、対象物２４の表面にバルク体２２を設置したとき、対象物２４の表面が不定形（反り等）であったり、曲面状等であった場合でも、バルク体２２を対象物２４の表面に沿って設置することができる。

切れ込み１６の深さｈａが浅すぎる場合は、多孔質セラミック構造体１０が複数の区画片３０に分離しにくくなるため、対象物２４の表面が不定形であったり、曲面状等であった場合、対象物２４の表面に対するバルク体２２の密着性が低下し、剥離し易くなるという問題が生じるおそれがある。

反対に、切れ込み１６の深さｈａが深すぎる場合は、多孔質セラミック構造体１０が分離し易くなるため、多孔質セラミック構造体１０のハンドリング（運搬等）が困難になり、シート２８を使用しての対象物２４の表面への転写が困難になるおそれがある。これは、工程の複雑化、生産性の低下につながるおそれがある。

従って、切れ込み１６の深さｈａと多孔質セラミック構造体１０の厚みｔａとの関係は、上述したように、１／１０≦ｈａ／ｔａ≦９／１０であることが好ましく、さらに好ましくは１／１０≦ｈａ／ｔａ≦７／１０であり、より好ましくは１／１０≦ｈａ／ｔａ≦１／２である。

実施例１〜４に係る多孔質セラミック構造体１０、並びに比較例１及び２に係る多孔質セラミック構造体１０を使用してそれぞれバルク体２２を構成した場合の各バルク体２２の対象物２４に対する密着性及び各バルク体２２の熱伝導率を確認した。

（実施例１）
多孔質セラミック構造体１０として、気孔率が６０％、最小長が５０μｍ、アスペクト比が１０、切れ込み１６の深さｈａと多孔質セラミック構造体１０の厚みｔａとの関係がｈａ／ｔａ＝１／２である多孔質セラミック構造体を使用し、上述した製造方法に準じて実施例１に係るバルク体２２を作製した。すなわち、先ず、多孔質セラミック構造体１０が１つの面に貼り付けられたシート２８を使用した。そして、対象物２４に接着剤２６（熱伝導率２Ｗ／ｍＫ）を塗布した後、上記シート２８を使って、対象物２４の接着剤２６上に多孔質セラミック構造体１０を転写し、熱をかけることでシート２８を剥がした。その上から接着剤２６を塗布した後、接着剤２６を固化して、対象物２４の表面にバルク体２２を設置した。

＜多孔質セラミック構造体の作製＞
実施例１において、気孔率測定用の多孔質セラミック構造体とバルク体用の多孔質セラミック構造体を以下のようにして作製した。これは、後述する実施例２〜４並びに比較例１及び２についても同様である。

先ず、イットリア部分安定化ジルコニア粉末に、造孔材（ラテックス粒子あるいはメラミン樹脂粒子）、バインダーとしてのポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）、可塑剤としてのＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）、溶剤としてのキシレン及び１−ブタノールを加え、ボールミルにて３０時間混合し、グリーンシート成形用スラリーを調製した。このスラリーに、真空脱泡処理を施すことにより、粘度を４０００ｃｐｓに調整した後、ドクターブレード装置によって焼成後の厚さが最小長となるように成形体（グリーンシート）を作製した。その後、この成形体を１１００℃、１時間にて焼成して焼結体とし、この焼結体にレーザー加工で切れ込みを入れることで、多孔質セラミック構造体１０を得た。

（実施例２）
多孔質セラミック構造体１０として、気孔率が６０％、最小長が１００μｍ、アスペクト比が５、ｈａ／ｔａ＝１／２である多孔質セラミック構造体を使用した点以外は、実施例１と同様にして実施例２に係るバルク体２２を作製した。

（実施例３）
多孔質セラミック構造体１０として、気孔率が７５％、最小長が８０μｍ、アスペクト比が７、ｈａ／ｔａ＝１／７である多孔質セラミック構造体を使用した点以外は、実施例１と同様にして実施例３に係るバルク体２２を作製した。

（実施例４）
多孔質セラミック構造体１０として、気孔率が３０％、最小長が１００μｍ、アスペクト比が５、ｈａ／ｔａ＝１／２である多孔質セラミック構造体を使用した点以外は、実施例１と同様にして実施例４に係るバルク体２２を作製した。

（比較例１）
多孔質セラミック構造体１０として、気孔率が１０％、最小長が５０μｍ、アスペクト比が１０、ｈａ／ｔａ＝１／２である多孔質セラミック構造体を使用した点以外は、実施例１と同様にして比較例１に係るバルク体２２を作製した。

（比較例２）
多孔質セラミック構造体１０として、気孔率が６０％、最小長が５０μｍ、アスペクト比が１０、ｈａ／ｔａ＝１／２０である多孔質セラミック構造体を使用した点以外は、実施例１と同様にして比較例２に係るバルク体２２を作製した。

＜気孔率の計測＞
先ず、気孔率測定用の多孔質セラミック構造体１０を複数の区画片３０に分離した。複数の区画片３０から無作為に１０個の区画片３０を選んで樹脂に埋込み、電子顕微鏡にて区画片３０を観察することができる観察箇所まで研磨して、樹脂埋め研磨面とした。そして、この樹脂埋め研磨面に対して電子顕微鏡観察（画像解析）を行った。画像解析より、１０個の区画片３０の各気孔率を算出し、１０個分の区画片３０の平均値を多孔質セラミック構造体１０の気孔率とした。

＜平均気孔径の計測＞
多孔質セラミック構造体１０の平均気孔径を、株式会社島津製作所の自動ポロシメータ（商品名「オートポア９２００」）を使用して計測した。

＜バルク体の熱伝導率測定方法及び評価基準＞
先ず、水銀ポロシメータでバルク体２２の密度を測定した。次に、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）法でバルク体２２の比熱を測定した。次に、レーザーフラッシュ法でバルク体２２の熱拡散率を測定した。その後、熱拡散率×比熱×密度＝熱伝導率の関係式から、バルク体２２の熱伝導率を算出し、以下の評価基準に基づいて、実施例１〜４、比較例１及び２を評価した。
Ａ：０．９Ｗ／ｍＫ以下
Ｂ：１．０Ｗ／ｍＫ以上１．４Ｗ／ｍＫ以下
Ｃ：１．５Ｗ／ｍＫ以上

＜密着性＞
テープ剥離試験を行うことで、バルク体２２の対象物２４への密着性を評価した。バルク体２２が対象物２４から一部でも剥離した場合を×、バルク体２２が剥離しなかった場合を○と評価した。×の評価であった場合は、バルク体２２の熱伝導率の測定を行わなかった。

＜評価結果＞
実施例１〜４、比較例１及び２の内訳及び評価結果を下記表１に示す。

表１からわかるように、比較例２は、テープ剥離試験でバルク体２２が剥離した。これは、切れ込み１６の深さｈａが浅すぎたため、バルク体２２が対象物２４の表面形状に追従できず、密着性が低下したからと考えられる。従って、この比較例２については、バルク体２２の熱伝導率の測定及び評価を行わなかった。

比較例１は、熱伝導率が１．８Ｗ／ｍＫと高かった。これは、比較例１に係るバルク体２２は、接着剤２６のみの領域が多く存在したことから、熱伝導率が高くなったものと考えられる。

一方、実施例１〜４のうち、実施例４以外は、バルク体２２の熱伝導率が０．９Ｗ／ｍＫ以下で、評価がＡであった。実施例４についても、評価はＢではあるが、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫであり、限りなくＡに近い評価であった。

実施例１〜４は、比較例１及び２と比して、接着剤２６に複数の区画部分１８あるいは複数の区画片３０が均一に分散し、熱伝導率が高い接着剤２６のみの領域が狭くなったため、バルク体２２の熱伝導率を低く抑えることができたものと考えられる。

なお、本発明に係る多孔質セラミック構造体は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…多孔質セラミック構造体 １２ａ…一主面
１２ｂ…他主面 １４ａ〜１４ｄ…側面
１６…切れ込み １８…区画部分
２２…バルク体 ２４…対象物
２６…接着剤 ２８…シート
３２…緻密層 Ｌａ…区画部分の最大長
Ｌｂ…最小長 ｔａ…厚み

Claims (7)

1. 気孔率が２０〜９９％である多孔質セラミック構造体であって、
   一主面（１２ａ）と、該一主面（１２ａ）と対向する他主面（１２ｂ）とを有し、
   前記一主面（１２ａ）から前記他主面（１２ｂ）に向かって少なくとも１つの切れ込み（１６）が形成され、
   前記切れ込み（１６）で区画された部分（１８）のアスペクト比が３以上であることを特徴とする多孔質セラミック構造体。
2. 請求項１記載の多孔質セラミック構造体において、
   前記切れ込み（１６）の深さをｈａ、当該多孔質セラミック構造体（１０）の厚みをｔａとしたとき、１／１０≦ｈａ／ｔａ≦９／１０を満足することを特徴とする多孔質セラミック構造体。
3. 請求項１又は２記載の多孔質セラミック構造体において、
   最小長（Ｌｂ）が５００μｍ以下であることを特徴とする多孔質セラミック構造体。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の多孔質セラミック構造体において、
   平均気孔径が５００ｎｍ以下であることを特徴とする多孔質セラミック構造体。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の多孔質セラミック構造体において、
   熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする多孔質セラミック構造体。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の多孔質セラミック構造体において、
   微粒子が三次元に繋がった構造を有し、
   前記微粒子の粒径が１ｎｍ〜５μｍであることを特徴とする多孔質セラミック構造体。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の多孔質セラミック構造体がシート（２８）の上に配置されたことを特徴とする多孔質セラミック構造体。

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