【東大】熱を一方向のみに伝えるナノチューブ新素材を開発！ＰＣなどの冷却システムに応用も

2020/01/28 12:00

引用元: 【新素材】東大、熱を一方向のみに伝えるナノチューブ新素材を開発　ＰＣなどの冷却システムに応用も

画像引用元：Yosoo ペルチェ冷却ユニット DIY冷却装置 | Amazon

1: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:24:22.33 ID:YUeT4d3K9

東京大学の研究者らがカーボンナノチューブを用いて、ある方向に沿っては熱を伝えるが、その垂直方向にはほとんど熱を伝えない新素材を作り出すことに成功した。コンピューターなどのデバイスの冷却システムを設計・構築する方法に影響を与えそうだ。

気技術者にとって熱は厄介な存在だ。電子デバイスの信頼性を下げ、完全な誤作動を引き起こすことさえある。だからこそ、コンピューターの部品には放熱グリスが塗りたくられ、放熱管、ファン、さらには水冷システムまでが取り付けられているのだ。

目標は、繊細な部品から熱を集め、環境中に逃がせるようにすることだ。だが、デバイスが小さくなるほどこの課題を解決するのは難しくなる。たとえば、最新のトランジスターはナノメートル単位の大きさしかない。

コストパフォーマンスが最も高い熱伝導体は銅などの金属だ。しかし、熱は金属の中を全ての方向に素早く移動する。つまり、同じ金属と熱的に接触している他の部品にも熱が広がってしまう。

熱をある方向に伝えつつ、それと直交する方向には熱を通さない熱伝導体があれば、より効率的な放熱が可能となるはずだ。この場合、熱はそうした素材に沿って伝わり、横切る方向には伝わらない。

このような非対称性の伝導体があれば、熱設計エンジニアの仕事はずいぶん楽になるはずだ。しかし、そうした素材を作るのは難しい。

東京大学の博士課程に在学中の山口信義と共同研究者たちは、注意深く並べたカーボンナノチューブを使って、まさに前に述べたような形で熱を伝える素材を作り出すことに成功した。この新素材は、熱設計エンジニアがコンピューターなどのデバイスの冷却システムを設計・構築する方法に革命を起こす可能性を秘めている。

まずは基礎的な知識を少し説明しよう。カーボンナノチューブが並外れた性能を持つ伝導体であるということは、材料科学分野の研究者たちの間では有名だ。この微小な管の熱伝導率は、1000 W m-1K-1（ワット毎メートル毎ケルビン）を超える。比較のために挙げると、銅の熱伝導率は約400 W m-1 K-1だ。

https://www.technologyreview.jp/s/175967/a-nanotube-material-conducts-heat-in-just-one-direction/

34: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:13:50.15 ID:P4HAeLcI0

>>1 発毛にも応用できるのですか？

40: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:30:22.34 ID:3q8d3ZQj0

>>1
いやまて、そんなことよりもっといい使い方があるだろ。

少なくとも空調や冷凍機のコストが
大幅に下がる。

PCの冷却？
なんと眠たい野郎共か

63: 名無しさん 2020/01/27(月) 15:55:58.90 ID:N+Ngeu/30

>>1
一方向のみに伝えるって、そんなことができたら永久機関作れるんじゃないの？

3: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:25:37.36 ID:pra/n6Hz0

オー実用化目処ついたのか
東大が先着か

4: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:26:19.54 ID:LlMuDAIB0

むかしベルチェみたいな冷却システムあった気がする

27: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:47:52.28 ID:djl5cRVN0

>>4
今でもある。ウチの冷蔵庫はコンプレッサ無しだから静か。
ちなみにペルチェね。

36: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:18:19.25 ID:vgY7Dm9K0

>>27
電気代酷いんでしょ？

43: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:46:10.03 ID:WEQUqWn+0

>>4
あったな結露でマザボしんだわ

61: 名無しさん 2020/01/27(月) 15:51:16.04 ID:CfJfo2oY0

>>4
ペルチェ素子買って使わないままどっかいったわ。

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69: 名無しさん 2020/01/27(月) 17:55:10.19 ID:L4xotBb60

>>4
Am486DX4とかが流行ってるときに、ペルチェ素子を挟んだCPUクーラー着けてたわ

5: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:26:29.21 ID:1vYQiYHE0

俺の好意も一方向みたい

もう、疲れたよ

6: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:26:53.85 ID:qR8d5LZz0

熱量保存の法則が崩れる

55: 名無しさん 2020/01/27(月) 15:19:19.21 ID:wUgVo00a0

>>6
垂直方向意外に熱を吐き出すから崩れていないだろ
自動車のエンジンだって新しい物と古いもので熱損失に大差があるぞ

7: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:27:10.15 ID:qI7HTYPR0

これは期待

8: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:28:08.32 ID:PfSHRZ9p0

一方向じゃなくて双方向だよね？

10: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:29:50.06 ID:aZQXyMXl0

>>8
そうだね
スレタイ間違ってる

28: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:48:16.39 ID:9KmG+XWw0

>>8
なんだ
マクスウェルの悪魔かと思ったのに

46: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:55:52.43 ID:rjBmkFuu0

>>8
一次元と、一方向を間違ったのか？
翻訳の問題かな。

つまんねえ

9: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:29:44.92 ID:DM44xIdQ0

一部超電導化したほうが安そう

12: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:30:08.84 ID:U8s2rsqI0

将来は部屋の壁そのものが冷房だったり暖房だったりそんな時代が来るのかな?
冬と夏は壁を裏返すだけみたいな…

15: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:31:05.03 ID:daiZRO4q0

凄いもの作るな

16: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:31:05.64 ID:iB2XcWon0

ワイの股間のナノチューブ見てくれよ

25: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:45:43.02 ID:8J+1WMT90

>>16
肉眼では見えません

17: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:31:05.55 ID:HL4GPxqe0

東京熱

19: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:34:34.52 ID:aZQXyMXl0

ヒートパイプの熱伝導率って銅の100倍前後あったりするし、そういうモノが
使えない部分でコスト次第ではアルミや銅の置き換えかなって考えると
全体ではあんまり今と変わらん気がしてきた

20: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:34:40.79 ID:e12wJs670

ヒートダイオードかと思ったら違った

21: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:35:02.46 ID:+YASeZlu0

いまいちぴんとこないなぁ
ペルチェ素子より熱伝導率が高いなら使い道はいくらでもあるけど
それより低いなら実用は微妙だな

22: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:35:39.80 ID:VSBWF7RK0

中国に盗まれる予感

23: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:36:48.01 ID:7ct0SLpt0

マックスウェルの悪魔だっけ

26: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:46:50.64 ID:sGKW5e3s0

ペルチェは熱を吸い取るかんじだった

放熱側はジュール熱で爆熱になる、常用はきびしい

29: 名無しさん 2020/01/27(月) 13:49:58.41 ID:hfPN/DLe0

なんで東大は理系ノーベル賞少ないのかね

33: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:13:36.05 ID:bb17rLjd0

>>29
よく言われるのは
「東大が元々、官僚養成機関だから」

それと同時に、競争と結果主義が激しすぎるんじゃないの？

あまりにも競争と結果主義が激しすぎると、「変人（天才）による長期かつ成功率の低い」研究が出来ないからな。

37: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:23:36.69 ID:kZAciZtc0

>>33
前例主義

30: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:06:42.44 ID:fwPIHhWl0

こういう炭素の新素材ていつになったら商品化されるの?

31: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:07:16.47 ID:JWFdZ06Z0

OS作らないと意味ない

32: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:07:27.97 ID:dpfEon0a0

すごいね期待しよう

35: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:16:35.19 ID:QLpn0D480

こんなしょぼい研究やりより、IT分野で活躍した方がいいぞ

38: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:25:47.03 ID:/n9cGq750

でも燃えるんだろ

39: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:28:41.09 ID:3HAttKVs0

本当に一方向にのみ伝えるなら冷却とかに留まらないんだがな

41: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:32:25.15 ID:TGSFOVq/0

一方向って縦と横ってことか
右には伝えるけど左には伝えないとかだったらすごいのに・・

42: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:33:29.11 ID:aM7HTY+q0

PCの冷却に役立つようには思えないけどなぁ

45: 名無しさん 2020/01/27(月) 14:51:50.84 ID:NrYXfNUY0

ナノレベルじゃ、一瞬で加熱するだろ
熱を蓄える装置しか思えない

52: 名無しさん 2020/01/27(月) 15:09:47.26 ID:zkEVatne0

水冷スーツまだかな？

53: 名無しさん 2020/01/27(月) 15:10:06.13 ID:AZ+nHnTl0

ガンダムのデザインが変わるな。

56: 名無しさん 2020/01/27(月) 15:20:54.89 ID:draiNv8q0

東大要らね。
国家予算を湯水のように使いながらこの程度の成果かよ。そのうち、実用化に目処たたず、となりそう。

59: 名無しさん 2020/01/27(月) 15:22:50.00 ID:CTxHM81B

>>56
東大ってさ、きったねぇ教室なのよ
よくあんなところで勉強できると関心するわw

66: 名無しさん 2020/01/27(月) 16:30:11.75 ID:1EJKIEPo0

>>56
それな、日本一金かけているんだから
インフルエンザや新型肺炎の特効薬くらい
すぐに作れよ

57: 名無しさん 2020/01/27(月) 15:21:56.22 ID:BZfVzHVC0

一方向にじゃなく、非等方性熱伝導だよな。
Asymmetrical Heat Conductionだ。

58: 名無しさん 2020/01/27(月) 15:21:59.97 ID:634X5ptZ0

乗り物から発電諸々に使えるやん

67: 名無しさん 2020/01/27(月) 17:49:09.14 ID:R5SqB9gU0

ものすごく細かいことを言うと「方向」と「向き」は違う
東西方向と言った場合は東も西も含む
東向きは１つに限られる
x軸方向のみ通してy軸方向に通さないのなら「一方向のみ」でも間違いではない

76: 名無しさん 2020/01/27(月) 20:22:04.10 ID:48NpWQbP0

今後の応用次第じゃノーベル賞ものじゃないか？

54: 名無しさん 2020/01/27(月) 15:11:49.39 ID:D+yT7y2K0

中国に盗られるなよ

PCの小型化が捗りそう

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