新材料、極限レベルの断熱性能を実現(New Material Is an Extreme Thermal Insulator)

2026-09-18 ノースカロライナ州立大学(NC State)

ノースカロライナ州立大学(NC State)などの研究チームが、高い剛性と極めて低い熱伝導率を同時に実現した新材料を開発した。対象は有機・無機ハイブリッド型の二次元層状ペロブスカイトで、有機層の分子構造を改変する分子工学によって、剛性と熱伝導性を制御した。開発したアゾベンゼン・エチルアンモニウム・ヨウ化鉛薄膜は、室温で熱伝導率約0.04 W/m/Kを示し、シリコーンの約5分の1まで低減した一方、弾性率は7.7 GPaに達した。これは一般的な軟質断熱材とは異なり、機械的強度を維持したまま高い断熱性を実現した点が特徴である。さらに、スピンキャストによる薄膜製造は大面積化やコーティングへの展開が可能とされる。電子機器、調理器具、宇宙用途、廃熱回収など、高強度と断熱性を同時に必要とする分野への応用が期待される。

<関連情報>

剛性層状ハイブリッドペロブスカイトにおける極めて低い熱伝導率 Extremely low thermal conductivity in rigid layered hybrid perovskites

Ziqi Wang, Liang Yan, Ankit Negi, Qingxuan Wang, […] , and Jun Liu
Science Advances  Published:18 Sep 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aee5269

新材料、極限レベルの断熱性能を実現(New Material Is an Extreme Thermal Insulator)

Abstract

Materials with exceptionally low thermal conductivity are desirable for thermal insulation and waste heat recovery. While foams and aerogels boast ultralow thermal conductivities akin to air, lack of mechanical stiffness in these soft materials necessitates a paradigm shift in materials design that can offer thermal insulation and mechanical rigidity simultaneously. Here, we show that spun-cast layered hybrid organic-inorganic perovskite thin films, azobenzene ethyl ammonium lead iodides, exhibit a record-low thermal conductivity, down to ∼0.04 watts per meter per kelvin at room temperature, while maintaining mechanical rigidity with an elastic modulus of 7.7 gigapascals that surpasses that of most plastics, foams, and aerogels. This unusual combination of ultralow thermal conductivity and high mechanical rigidity is attributed to the specially engineered organic cations in the layered structure. Our finding highlights the potential of molecular engineering in hybrid layered structures to push the extreme of thermal insulation in dense, rigid solids.

0504高分子製品
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