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導電性材料の上手な『混練』・『分散』の方法とは!

導電性材料ノウハウ集

−配合/設計/評価のポイント−

発刊・体裁・価格

発刊  2007年8月  定価  65,000円 + 税
体裁  B5判 340ページ  ISBN 978-4-901677-84-4  詳細、申込方法はこちらを参照

→配布用PDFパンフレットを見る

 

■各種導電性付与材料の特性・調整法とは?
 上手な配合・混練・分散の技術、粒子径の影響・制御方法は?
 粒径の差異における違いは?/材料の選定と配合は?/分散評価と最適な分散手法とは?
 カーボンブラック・カーボンナノチューブの選定上の留意点、粒形・形状による差異は?

■実例を踏まえて解説!〜各種性能を引き出すためのポイントは?〜
 →接着剤:優れた実装信頼性とは?/電気抵抗・熱伝導・基礎物性に関する課題とは?
 →塗料:処方設計・製造設計は?/微粒子分散性の塗膜への影響は?
 →ゴム:CBの配合量は?/混練時間・分散測定は?/乾式分散・湿式分散・成型における留意点は?

◎温度依存性との関係は?
◎帯電防止のためのポイントとは?
◎酸化安定・防止のためには?
◎樹脂とフィラーの混合バリエーションは?
◎フィラーの最適配合・混練・分散は?
◎水・酸性度・不純物が及ぼす影響とは?
◎イオンマイグレーションの防止方法は?
◎フィルムの性能を引き出すためのポイントとは?


☆導電率の評価・測定方法は?→キャリア濃度/移動度/実際の測定例・・・
☆複合材料の種類と用途は?粒子径・形状が導電性発現機構に及ぼす影響・・・
☆導電性ポリマーの応用事例とは?→色素増感太陽電池/有機薄膜太陽電池/スマート・ウィンドウ

執筆者一覧(敬称略)

●日野 哲男(キヤノン(株))
●小日向 茂(住友金属鉱山(株))
●吉留 博雄(触媒化成工業(株))
●秋葉 光雄(アキバリサーチ)
●後藤 正男(東京工科大学)
●小長谷 重次(名古屋大学)
●久 英之(御国色素(株))
●前野 聖二(ケッチェン・ブラック・インターナショナル(株))
●瀬 博文(タキロン(株))
●田路 和幸(東北大学大学院)
●西沢 秀之((株)東芝)
●堀邊 英夫(金沢工業大学)
●菅沼 克昭(大阪大学)
●塚越 功(日立化成工業(株))
●光石 一太(岡山県工業技術センター)
●藤城 敏史(富山県工業技術センター)
●中許 昌美(大阪市立工業研究所)
●錦谷 禎範(新日本石油(株))
●久保 貴哉(新日本石油(株))
●永田 員也(岡山県工業技術センター)

目次


第1章 導電性材料の配合・混練・分散の技術と各種性能を引き出すためポイント

第1節 導電性接着剤
1.導電性接着剤の構成
2.樹脂とフィラーの混合バリエーション
3.パーコレーション
4.配合・混練・分散のポイント
5.異方性導電性材料
6.非金属性導電性フィラーを用いる導電性接着剤

第2節 導電性接着剤の電気伝導と高周波数特性
1.導電性接着剤の概要
2.導電性接着剤の電気伝導機構
 2.1直流電気伝導の試料と測定
 2.2抵抗率の温度特性
 2.3サンプルの抵抗率温度特性 
 2.4銀含有量とトンネル抵抗率の相関性
 2.5銀含有量と抵抗率(300K)の相関性
 2.6各サンプルの温度勾配
3.AFM観測
 3.1銀粉の分布
 3.2実測値及び電流像解析による抵抗率の異方性
 3.4まとめ
4.高周波数特性(〜5GHzまでの高周波数域で使用が可能なこと)

第3節 導電性微粒子を分散した導電性塗料
1.導電性塗料で用いる導電性微粒子
2.導電性塗料の処方設計
3.導電性塗料の製造方法
4.微粒子分散性の導電性塗膜への影響
5.分散性の評価
6.塗工方法

第4節 導電性ゴムI
1.導電性ゴムの発達史
2.ゴムの定性的導電機構
3.カーボンブラックの配合設計のポイント
 3.1カーボンブラックの種類と配合量
 3.2各種配合剤および加硫過程の影響
4.カーボンブラックの混練りと分散
 4.1ゴムの可塑性
 4.2混練り時間
 4.3分散測定
5.最近の導電性ゴム

第5節 導電性ゴムII
1.導電性ゴム
2.導電性ゴム材料の基礎理論
 2.1導電構造
 2.2浸透理論
 2.3接触抵抗
 2.4浸透閾値のアスペクト比依存性
3.配合における留意点
 3.1カーボンブラック
 3.1.1カーボンブラックの構造
 3.1.2カーボンブラックの製法
 3.1.3カーボンブラックの基本的特性
  3.1.4カーボンブラックの導電構造
  3.1.5配合上の注意
  3.1.6カーボンブラックの用途
 3.2カーボンナノチューブ
  3.2.1カーボンナノチューブの構造
  3.2.2カーボンナノチューブの製法
  3.2.3カーボンナノチューブの基本的特性
  3.2.4カーボンナノチューブの導電構造
  3.2.5カーボンナノチューブの配合上の注意
  3.2.6カーボンナノチューブの用途 
4.分散における留意点
 4.1導電性制御と分散技術
  4.1.1乾式分散(混練)
  4.1.2湿式分散
 4.2分散時の注意
5.成型における留意点
6. カーボンナノチューブ配合の具体例

第6節 導電性プラスチック
1.導電性プラスチック用導電剤
 1.1イオン伝導型導電剤
  1.1.1界面活性剤
  1.1.2親水性高分子(高分子型帯電防止剤)
 1.2電子伝導型帯電防止剤
  1.2.1導電性カーボンブラック粒子
  1.2.2酸化物半導体粒子
  1.2.3導電性高分子
2.新規な導電剤―透明導電層形成への挑戦―
 2.1酸化物半導体ナノ粒子
 2.2自己ドープ型水溶性導電性高分子
  2.2.1導電層形成方法
  2.2.2自己ドープ型導電性高分子を用いた透明導電層形成

第2章 カーボン系材料の選定上の留意点と粒径・形状による差異

第1節 カーボンブラック(導電性カーボンブラック)
1.カーボンブラックの種類
2.後処理
3.CBの基本的性質
 3.1粒子の微細構造
 3.2粒子径
 3.3表面積と非多孔比表面積
 3.4ストラクチャー
 3.5粒子表面の性質
4.導電性カーボンブラックのあるべき姿
 4.1ストラクチャーが発達していること
 4.2比表面積が大きいこと
 4.3結晶構造の発達と不純物減少
5.市販されている導電性カーボンブラックの性質
 5.1ファーネス法導電性カーボンブラック
 5.2アセチレンブラック
 5.3ケッチェンブラック

第2節 製品事例を踏まえた導電性カーボンブラックの選定と配合および高性能化・高品質化
1.導電性カーボンブラックの特性
 1.1導電性カーボンブラックの種類・組成・構造
 1.2カーボンブラックによる導電性発現機構
 1.3導電性カーボンブラックの物性と導電性能
2.導電性カーボンブラックの最適配合技術および高性能化
 2.1導電性カーボンブラック凝集塊の影響
 2.2マトリックス高分子材料の影響
 2.3導電性カーボンブラックの分散粒子径の影響
 2.4その他の因子

第3節 カーボンナノチューブ
1.カーボンナノチューブ
 1.1歴史
 1.2CNTとは
 1.3CNTアプリケーションの現況と今後
2.カーボンナノチューブ凝集破壊のモデル
3.押出機を使ったCNTの分散
4.コンポジット中のCNT分散と分散評価
 4.1押出機の分散に関わるパラメータ
 4.2面積率Arと物性との相関性
 4.3最適な分散とその手法
5.パーコレーション
6.CNT樹脂複合材料の展開

第4節 カーボン系材料の評価法とその実際
1.二次電池用グラファイトの評価
2.電気二重層キャパシタ(EDLC)用カーボン材料

第3章 導電性の測定評価と実際の測定でのポイント

1.有機材料や分散材料(無機も含む)の導電性
2.導電率の評価・測定方法
2.1四探針による導電率の評価・測定
3.Hall効果によるキャリア濃度の測定
4.移動度の測定
 4.1過渡光電流によるTime of Flight法
  4.1.1過渡光電流の測定法
  4.1.2過渡光電流の解析法1(膜厚が光の進入長に比べ厚い場合)
  4.1.3過渡光電流の解析法2(膜厚が光の進入長に比べ厚くない場合)
  4.1.4フィッティング法
  4.1.5実際の測定例
 4.2有機電界効果型トランジスタ
  4.2.1ホッピング移動度を考慮したグラジュアルチャネル近似モデル
  4.2.2モデルの格子化と解析手法
  4.2.3電流-電圧特性の再現

第4章 導電性における課題克服とトラブル対策

第1節 導電性と温度依存性との関係
1.導電性複合材料の導電性発現機構
2.樹脂/CBからなる導電性複合材料のPTC特性
 2.1背景
 2.2実験方法
 2.3実験結果と考察
 2.3.1CBの種類と導電性複合材料のPTC特性
  2.3.2ポリエチレンの結晶化度と導電性複合材料のPTC特性
  2.3.3ポリエチレンの溶融粘度と導電性複合材料のPTC特性
  2.3.4樹脂の種類と導電性複合材料のPTC特性
  2.3.5HDPE/CB=45/55wt%複合材料における繰り返しPTC特性とTEM写真
3.樹脂/金属からなる導電性複合材料のPTC特性
 3.1背景
 3.2実験方法
 3.3実験結果と考察
  3.3.1導電粒子の種類を変えたときの複合材料のρL、ρH
  3.3.2導電粒子の違い(W、CB)によるPTC特性の違い

第2節 導電性接着剤の信頼性課題
1.優れた実装信頼性
2.界面の問題:すずとの界面の高温劣化
3.界面の問題:すずとの界面の高湿劣化
4.今後の技術開発

第3節 等方性導電性接着剤(ICA)の物性
1.電気抵抗
2.熱伝導
3.基礎物性に関する課題

第4節 異方導電フィルム
1.ACFの概要
 1.1異方導電接続
  1.1.1接続原理
  1.1.2特徴
 1.2用途と接続構造
 1.3一般的な構成と仕様
2.構成材料の設計
 2.1接着剤
  2.1.1流動性と反応性
  2.1.2熱硬化性ACF 
  2.1.3リワーク性の付与
 2.2導電粒子
  2.2.1金属粒子
  2.2.2金属めっき樹脂粒子
3.性能を引き出すためのポイント
 3.1高精細接続
 3.2低温短時間の接続
 3.3低ストレス接続

第5節 帯電防止のためのポイント
1.静電気とは
2.静電気によるトラブル
3.プラスチック類の帯電防止法
 3.1静電気発生抑制法
 3.2一般的な帯電防止法
  3.2.1アース
  3.2.2除電器
  3.2.3加湿
 3.3導電剤を用いる方法

第6節 酸化安定・酸化防止のためのポイント
1.劣化の因子
2.酸化防止剤による安定化のポイント
3.ポリマー,充てん剤による安定化のポイント

第7節 導電性フィラーの表面処理と樹脂への混合・分散技術
1.導電性フィラーの上手な表面処理手法
 1.1シランカップリング剤
 1.2チタネート系およびアルミニウム系カップリング剤
 1.3その他の表面処理剤
 1.4炭素繊維に対する表面処理
2. 一般的なフィラーに対する表面処理手法
 2.1湿式加熱法
 2.2湿式濾過法
 2.3乾式撹拌法
 2.4インテグレルブレンド法
3.カップリング剤のプライマーとしての効能
4.ナノフィラーを取扱う際の留意点
5.複合材料の特性に及ぼす各種要因の影響
 5.1フィラー表面の水
 5.2フィラー表面の酸性度
 5.3フィラーに含有する金属不純物
6.フィラーの最適配合・混錬・分散技術
 6.1フィラーと樹脂との混合手法
  6.1.1マスターバッチ法の利用
  6.1.2スプレードライ法の良否
  6.1.3フィラー分散に及ぼす樹脂粘度の影響
  6.1.4混練順序・手法の影響
 6.2分散状態を制御した複合材料設計
  6.2.1「高分子材料の耐衝撃性を上げるため」には?
  6.2.2「高分子材料に凝縮構造の特徴」を形成させる手法とは?
 6.3板状フィラーの有用性
 6.4導電性フィラーの分散性評価技術
  6.4.1 顕微鏡法
  6.4.2 X線マイクロアナライザーによる粒子の分散状態
  6.4.3 マイクロフォーカスX線CT装置
  6.4.4マイクロフォーカスX線透視装置
  6.4.5超音波法
  6.4.6走査型プローブ顕微鏡
  6.4.7変角光度計
  6.4.8顔料分散性評価の応用

第8節 導電塗料のイオンマイグレーション
1.イオンマイグレーションの概要
2.銀・銅導電塗料のイオンマイグレーション
 2.1銀濃度と劣化時間
 2.2マイグレーション析出物の組成
 2.3銀銅合金のマイグレーション機構
3.イオンマイグレーションの防止方法

第9節 低温熱処理用金属ナノ粒子の設計指針
1.金属ナノ粒子ペーストにおける導電性発現
2.ナノ粒子の粒子径制御、熱特性
3.金属ナノ粒子の分散

第5章 導電性複合材料

1.導電性複合材料の種類とその用途
 1.1概要
 1.2カーボン系導電性フィラー
 1.3金属系導電フィラー
 1.4金属酸化物系導電性フィラー
 1.5帯電防止剤
2.導電性複合材料の導電性発現機構
 2.1充填粒子の平均粒子径と形状の影響
 2.2マトリックス高分子の極性が導電性粒子のパーコレション挙動に及ぼす影響

第6章 導電性ポリマーの種類・特性と応用分野

1.導電性ポリマーの種類と特性
2.導電性ポリマーの合成法
3.導電性ポリマーの応用
 3.1有機系太陽電池
  3.1.1色素増感太陽電池
  3.1.2有機薄膜太陽電池
 3.2スマート・ウィンドウ

番号:BB070802

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