(57)【要約】【課題】さらなる熱輸送能力の向上が可能なような、ナノ粒子とその保護膜を備えたナノ粒子複合体を含む熱輸送流体、並びにそのような熱輸送流体におけるナノ粒子複合体を提供する。【解決手段】媒体、およびナノ粒子（１３）とその保護膜（１５）を備えたナノ粒子複合体（１６）を含む熱輸送流体（１０）であって、前記ナノ粒子複合体（１６）が、前記ナノ粒子複合体（１６）上のある点における前記保護膜（１５）が前記ナノ粒子複合体（１６）上の反対側の点における前記保護膜（１５）よりも厚くなった少なくとも１個の尻尾部（１７）を備えており、前記尻尾部（１７）が前記媒体の分子（１１）との衝突により振動することによって、前記尻尾部（１７）と反対方向への前記ナノ粒子複合体（１６）の移動が促進されることを特徴とする熱輸送流体、並びにそのような熱輸送流体におけるナノ粒子複合体を提供する。【選択図】図３
2009292920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体、およびナノ粒子（１３）とその保護膜（１５）を備えたナノ粒子複合体（１６）を含む熱輸送流体（１０）であって、前記ナノ粒子複合体（１６）が、前記ナノ粒子複合体（１６）上のある点における前記保護膜（１５）が前記ナノ粒子複合体（１６）上の反対側の点における前記保護膜（１５）よりも厚くなった少なくとも１個の尻尾部（１７）を備えており、前記尻尾部（１７）が前記媒体の分子（１１）との衝突により振動することによって、前記尻尾部（１７）と反対方向への前記ナノ粒子複合体（１６）の移動が促進されることを特徴とする、熱輸送流体。
【請求項２】
前記ナノ粒子複合体（１６）における前記尻尾部（１７）を除く部分（１９）の相当直径が１０nm以下である、請求項１に記載の熱輸送流体。
【請求項３】
前記保護膜（１５）が有機物の分子（１４）で構成されている、請求項1または２に記載の熱輸送流体。
【請求項４】
前記ナノ粒子複合体（１６）における前記ナノ粒子（１３）が金属原子（１２）で構成されている、請求項1〜３のいずれか一項に記載の熱輸送流体。
【請求項５】
前記媒体の分子（１１）の運動エネルギーと前記尻尾部（１７）の振動エネルギーが、次式
【数１】
2009292920.tif 000009
（ここで、ｍは媒体分子の質量［ｋｇ］、ｖは媒体分子の移動速度［ｍ／ｓ］、Ａは尻尾部の振幅［ｍ］、Ｅは尻尾部の弾性率［Ｐａ］、ｂは前記尻尾部の幅［ｍ］、Ｌは前記尻尾部の長さ［ｍ］、ｈは前記尻尾部の厚さ［ｍ］を表す。）
の関係になり得る、請求項1〜４のいずれか一項に記載の熱輸送流体。
【請求項６】
前記ナノ粒子複合体（１６）が、１個の前記尻尾部（１７）、または隣接して２〜５個の前記尻尾部（１７）を備えたものである、請求項1〜５のいずれか一項に記載の熱輸送流体。
【請求項７】
前記ナノ粒子複合体（１６）の前記尻尾部（１７）におけるｂが１〜４［ｎｍ］、ｈが０．６〜２［ｎｍ］、Ｌが１〜１００［ｎｍ］である、請求項1〜６のいずれか一項に記載の熱輸送流体。
【請求項８】
媒体中に添加される、ナノ粒子（１３）とその保護膜（１５）を備えたナノ粒子複合体（１０）であって、前記ナノ粒子複合体（１０）上のある点における前記保護膜（１５）が前記ナノ粒子複合体（１０）上の反対側の点における前記保護膜（１５）よりも厚くなった少なくとも１個の尻尾部（１７）を備え、前記尻尾部（１７）が前記媒体の分子（１１）との衝突によって振動し、前記尻尾部（１７）と反対方向への前記ナノ粒子複合体（１０）の移動が促進されることを特徴とする、ナノ粒子複合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体、およびナノ粒子とその保護膜を備えたナノ粒子複合体を含む熱輸送流体に関するものである。さらに、本発明は、そのような熱輸送流体におけるナノ粒子複合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、車に搭載されるラジエータや電子機器等における熱交換のために用いられる熱交換器に、熱源からの熱を外部に伝達、輸送する熱輸送流体が用いられて来ている。そのような熱輸送流体において、熱交換のエネルギー効率を高めるために、高い冷却性能等のより高い熱輸送能力が求められている。かかる熱輸送流体における熱輸送能力を向上させるために、例えばその媒体中に金属等の高熱伝導率物質からなる固体粒子を分散させる技術が知られており、そこでは高熱伝導率物質の粒子を含むことにより、その粒子を含まない媒体に比べて熱輸送能力が高められるようになる。しかしながら、このような方法による媒体の熱輸送能力の向上には限界があった。
【０００３】
また、熱輸送流体に含有させる粒子として、直径が数ナノメートルのナノ粒子を媒体に分散させたナノ流体に関する技術の開発が進められて来ている。そして、ナノ粒子を媒体に分散させることにより、媒体の熱伝導率が向上されることが確認されているものの、媒体中の熱伝導率の向上のみならず、媒体と伝熱面間の熱移動の向上をも含む熱交換器全体の熱輸送能力を高めるには限界があった。
【０００４】
近年には、ナノ粒子が数１０〜数１００原子の集合からなり、その周囲に保護膜が存在する系についての開発も進められて来ている。例えば、非特許文献１に開示されるように、１０２個の金原子と４４個のｐ−メルカプト安息香酸からなる、ｐ−メルカプト安息香酸の保護膜で保護された金ナノ粒子が提案されている。
【０００５】
また、特許文献１に開示されるように、単一の溶媒からなる媒体が１つ以上の原子からなる微小粒子を含有して伝熱面から伝達される熱を輸送する熱輸送媒体として、微小粒子の表面にそれを保護する構造物が配列されてなり、ａ（溶媒分子の直径）≦ｂ（その構造物の微小粒子に吸着する基からの長さ）なる関係が満たされるものが提案されている。そこでは、溶媒分子が微小粒子の周囲に吸着するかたちで構造化領域が形成され、またそれが解体されて、発熱反応および吸熱反応がそれぞれ生じ、結果として熱輸送能力の増大が図られるようになるとある。
【０００６】
また、特許文献２に開示されるように、溶媒と１つ以上の原子からなる微小粒子とを含有し伝熱面から伝達される熱を輸送する熱輸送媒体として、微小粒子の表面に、微小粒子に吸着する基を有して微小粒子を保護する構造物が配列されてなり、溶媒を構成する溶媒分子の直径Ａ、微小粒子に吸着する基から伸長する構造物の長さＢ、分散されている微小粒子間の平均隙間距離Ｃが「Ａ≦Ｂ、かつＢ≦Ｃ／２」なる関係が満たされるものが提案されている。そこでは、溶媒分子が微小粒子の周囲に吸着するかたちで構造化領域を形成することができるようになる。
【０００７】
また、特許文献３に開示されるように、溶媒と、その溶媒中に分散した微小粒子と、その微小粒子の表面に付着するコーティング剤と、有機物成分とを備える熱輸送流体が提案されている。そこでは、例えば−３０〜１５０℃の使用温度域で、所定の第１温度以下で微小粒子の表面上で有機物成分が配列し、溶媒分子も微小粒子の表面上で配列する構造化状態が形成され、第１温度以上の所定の第２温度以上で有機物成分が配列せず非構造化状態」なり、構造化状態と非構造化状態との間の変化が一種の相変化であり、結果として熱輸送能力の増大が図られるようになるとある。
【０００８】
また、特許文献４に開示されるように、溶媒と１つ以上の原子からなる微小粒子とを含有し伝熱面から伝達される熱を輸送する熱輸送媒体として、微小粒子がその表面に微小粒子に吸着する基を有して微小粒子を保護する第１構造物が配列され、溶媒中に微小粒子に吸着し得る基を有する第２構造物が微小粒子に吸着しない状態で浮遊されてなる構造としたものが提案されている。そこでは、微小粒子の周囲で構造変化を積極的に起こして媒体の比熱を向上させることができるので、熱輸送媒体の熱伝達率を向上させることができるとある。
【０００９】
また、特許文献５に開示されるように、無機ナノ粒子が特定の有機被覆分子によって被覆された有機被覆無機ナノ粒子であって、有機被覆分子が一分子中に２〜５個の無機ナノ粒子に吸着可能な官能基をもち、この官能基が無機ナノ粒子表面に吸着した際の有機被覆分子の占有面積が炭化水素鎖の最大断面積の１．５倍以上となる有機分子であるような有機被覆無機ナノ粒子が提案されている。そこでは、有機被覆無機ナノ粒子が、種々の液状又は固体媒体に対して高い分散性や良好な凝集性を示すため、たとえば、光素子や超微細配線の作成材料、電子電導材料、電導性塗料、導電性接着材料、放熱材料、高熱伝導性材料等として優れた特性を有するとある。
【００１０】
【非特許文献１】「Structure of a Thiol Monolayer-Protected Gold Nanoparticle at 1.1A Resolution」  SCIENCE  19 OCTOBER 2007 VOL 318  p430-433
【特許文献１】特開２００７−２３８８６２号公報
【特許文献２】特開２００８−５０４１６号公報
【特許文献３】特開２００８−６３４１１号公報
【特許文献４】特開２００８−８８２４０号公報
【特許文献５】特開２００７−６９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、これらの提案における保護膜により保護された微小粒子は、図１において模式的に例示されるように、媒体を構成する分子３の群中に存在する、複数個の原子等からなるナノ粒子１と分子２からなる保護膜で構成されるものである。そのような微小粒子は、図２において模式的に例示されるように、周囲の媒体分子３にランダムに衝突され、その衝突後の微小粒子１の移動もまたランダムであって、微小粒子の移動する方向が不確定であった。そのために、微小粒子の移動方向を媒体中で所定の方向に制御することが困難であった。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、特に、周囲の媒体分子に衝突された後の微小粒子の移動する方向を媒体中での所定の方向に制御することによって、さらなる熱輸送能力の向上が可能なような、媒体、およびナノ粒子とその保護膜を備えたナノ粒子複合体を含む熱輸送流体、並びにそのような熱輸送流体におけるナノ粒子複合体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで発明者らは、上記の課題に対し、媒体を構成する分子の衝突エネルギーとナノ粒子複合体のある一部分の共振振動エネルギーが等しくなるような粒子の形状を採用することで、ナノ粒子複合体の移動を促進して熱伝導率を向上させるという上記目的が達成されることを見出した。
【００１４】
本発明の第１の態様である熱輸送流体は、請求項１に記載のように、分子（１１）からなる媒体、および複数個の原子（１２）等からなるナノ粒子（１３）と分子（１４）で構成される保護膜（１５）を備えたナノ粒子複合体（１６）を含む熱輸送流体（１０）であって、ナノ粒子複合体（１６）が、ナノ粒子複合体（１６）上のある点における保護膜（１５）がナノ粒子複合体（１６）上の反対側の点における保護膜（１５）よりも厚くなった少なくとも１個の尻尾部（１７）を備えており、尻尾部（１７）が媒体の分子（１１）との衝突により振動することによって、尻尾部（１７）と反対方向へのナノ粒子複合体（１６）の移動が促進されることを特徴とする、熱輸送流体（１０）である。尚、後述するように、図３（ａ）において、かかる第１の態様である熱輸送流体の具体例が模式的に示される。
【００１５】
かかる本発明の第１の態様である熱輸送流体では、周囲の媒体の分子（「媒体分子」ともいう）に衝突された後のナノ粒子の移動する方向を尻尾部と反対の方向に制御することが可能であって、尻尾部（１７）の振動によりナノ粒子複合体（１６）が尻尾部の反対方向に集中された駆動力を得ることによりナノ粒子複合体（１６）の移動速度が増大して、ナノ粒子複合体による熱の移動量が増えるため、熱輸送流体全体としての熱伝導率が向上する。
【００１６】
本発明の第２の態様であるナノ粒子複合体は、請求項８に記載のように、媒体中に添加される、ナノ粒子（１３）とその保護膜（１５）を備えたナノ粒子複合体（１０）であって、ナノ粒子複合体（１０）上のある点における保護膜（１５）がナノ粒子複合体（１０）上の反対側の点における保護膜（１５）よりも厚くなった少なくとも１個の尻尾部（１７）を備え、尻尾部（１７）が媒体の分子（１１）との衝突によって振動し、尻尾部（１７）と反対方向へのナノ粒子複合体（１０）の移動が促進されることを特徴とする、ナノ粒子複合体である。尚、後述するように、図４において、かかる第２の態様であるナノ粒子複合体そのものの具体例が模式的に示される。
【００１７】
かかる本発明の第２の態様であるナノ粒子複合体は、媒体中に添加されて熱輸送流体として使用された場合には、上記の第１の態様である熱輸送流体と同様にして、尻尾部（１７）の振動によりナノ粒子複合体（１６）が尻尾部の反対方向に集中された駆動力を得ることによりナノ粒子複合体（１６）の移動速度が増大して、ナノ粒子複合体による熱の移動量が増えるため、熱輸送流体全体としての熱伝導率が向上する。
【００１８】
尚、上記第１の態様である熱輸送流体および第２の態様であるナノ粒子複合体において各々の構成要素に付した括弧内の符号は、後述する実施形態等に記載する具体的態様との関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明における第１の態様である熱輸送流体の好ましい形態例として、ナノ粒子複合体（１６）における尻尾部（１７）を除く部分（１９）の相当直径が１０ｎｍ以下である、熱輸送流体が挙げられる。尚、後述するように、図４において、かかる形態例の熱輸送流体が模式的に示される。ここで、ナノ粒子複合体（１６）における尻尾部（１７）を除く部分（１９）の相当直径とは、その部分（１９）が球状でない場合に同じ体積の球としたときのその球の直径を意味する。また、部分（１９）の表面は分子（１４）で構成される層の外郭面である。尚、かかる好ましい形態例は、本発明における第２の態様であるナノ粒子複合体においても同様に採用され得るものである。
【００２０】
かかる部分（１９）の相当直径が１０nmを超える場合には、粒子をナノ化した効果が低くなるため、好ましくない。また、その部分（１９）の相当直径としては、熱輸送流体の熱輸送能力を高める上で、８ｎｍ以下が更に好ましく、特に７ｎｍ程度が好ましい。
【００２１】
本発明における第１の態様である熱輸送流体のもう１つの好ましい形態例として、保護膜（１５）が有機物の分子（１４）で構成されている、熱輸送流体が挙げられる。有機物の分子（１４）で保護膜（１５）を形成することが、保護膜（１５）の形成が容易であり、そして熱輸送流体全体としての熱伝導率を向上するのに有利である。
【００２２】
その有機物の分子としては、その形態例のナノ粒子の保護膜を構成し得るものであればいかなるものであっても良く、例えばアルカンチオールのような直鎖状の分子を用いることで、突起がより共振状態になりやすくなる。更に具体的には、後述のようにナノ粒子を構成する原子等との組合せに応じて、適宜選択することも可能である。
【００２３】
かかる有機物の分子（１４）で構成されている保護膜（１５）の厚さとしては、通常０．６ｎｍ〜４ｎｍの範囲が好ましく、1ｎｍ〜３ｎｍの範囲がさらに好ましく、１．２ｎｍ〜２．８ｎｍの範囲が特に好ましい。尚、その保護膜（１５）の厚さは、図４に示されるように、部分（１９）における分子（１４）で構成される層の厚さを意味しており、その内側の面はナノ粒子（１３）との境界面であり、またその外側の面は分子（１４）で構成される層の外郭面である。
【００２４】
本発明における第１の態様である熱輸送流体のもう１つの好ましい形態例として、ナノ粒子複合体（１６）におけるナノ粒子（１３）が金属原子（１２）で構成されている、熱輸送流体が挙げられる。尚、かかる好ましい形態例は、本発明における第２の態様であるナノ粒子複合体においても同様に採用され得るものである。
【００２５】
ナノ粒子を構成する金属原子としては、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられ、中でも金、銅、鉄が熱輸送流体の熱輸送能力を高める上で特に好ましい。尚、ナノ粒子を構成する他の好ましいものとして、シリコン（Ｓｉ）、フッ素（Ｆ）等の無機物からなる粒子、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、三酸化二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ）等の酸化物からなる粒子、あるいは樹脂等からなるポリマー粒子を用いたものも挙げられる。
【００２６】
かかるナノ粒子複合体（１６）におけるナノ粒子（１３）の大きさとしては、熱輸送流体の熱輸送能力を高める上で、通常１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲が好ましく、１ｎｍ〜２０nｍの範囲がさらに好ましく、１ｎｍ〜５ｎｍの範囲が特に好ましい。
【００２７】
本発明における第１の態様である熱輸送流体のもう１つの好ましい形態例として、媒体の分子（１１）の運動エネルギーと尻尾部（１７）の振動エネルギーが、次式
【数１】
2009292920.tif 000003
（ここで、ｍは媒体分子の質量［ｋｇ］、ｖは媒体分子の移動速度［ｍ／ｓ］、Ａは尻尾部の振幅［ｍ］、Ｅは尻尾部の弾性率［Ｐａ］、ｂは尻尾部の幅［ｍ］、Ｌは尻尾部の長さ［ｍ］、ｈは尻尾部の厚さ［ｍ］を表す。）
の関係になり得る、熱輸送流体が挙げられる。尚、かかる好ましい形態例は、本発明における第２の態様であるナノ粒子複合体においても同様に採用され得るものである。
【００２８】
図３（ｂ）、図４および図５において示されるように、その形態例のナノ粒子複合体（１６）は、尻尾部（１７）と外郭が概ね球状の部分（１９）からなるものであって、その尻尾部（１７）を、それらの図のように幅がb、長さがL、厚さがhである直方体状のものに近似することができる。その尻尾部が周囲の媒体分子の衝突により振動した場合の振動のエネルギーが、媒体分子の衝突から得られるので媒体分子の運動エネルギーと突起物の振動のエネルギーは等しくなる。
【００２９】
尚、媒体分子の運動エネルギーは次式で表される。
【数２】
2009292920.tif 000004
（１／２）ｍｖ２＝運動エネルギー
ここで、ｍは媒体分子の質量［ｋｇ］であり、ｖは媒体分子の速度［ｍ］である。
【００３０】
尻尾部（１７）の振動が媒体分子の熱振動との共振周波数に近くなるとき、その振動が大きくなり、かかる振動によってナノ粒子複合体（１６）が、尻尾部の反対方向に集中された大きな駆動力を得ることになる。これによりナノ粒子複合体（１６）の移動速度が特に増大し、粒子による熱の移動量が増えるため、結果的に熱輸送流体全体としての熱伝導率が大幅に向上することになる。
【００３１】
尻尾部（１７）での共振の振動エネルギーは、その弾性率Ｅ［Ｐａ］、その幅b［ｍ］、長さL［ｍ］および厚さh［ｍ］、並びに振幅Ａ［ｍ］を用いて、次式で表される。
【数３】
2009292920.tif 000005
【００３２】
したがって、ナノ粒子複合体（１６）における尻尾部（１７）の振動エネルギーが、媒体分子の運動エネルギーと等しくなる、即ち、次式
【数４】
2009292920.tif 000006
の関係が満たされるようなナノ粒子複合体（１６）を媒体分子群中に分散させることによって、熱輸送流体全体としての熱伝導率が特に大幅に向上することになる。
【００３３】
本発明における第１の態様である熱輸送流体のもう１つの好ましい形態例として、ナノ粒子複合体（１６）が、１個の尻尾部（１７）、または隣接して２〜5個の尻尾部（１７）を備えたものである、熱輸送流体が挙げられる。そのような尻尾部（１７）が、熱輸送流体全体としての熱伝導率を向上するのに有利である。尚、かかる好ましい形態例は、本発明における第２の態様であるナノ粒子複合体においても同様に採用され得るものである。
【００３４】
このように尻尾部（１７）の個数は、その振動が媒体分子の熱振動との共振周波数に近くなって大きくなり、その振動によってナノ粒子複合体（１６）が尻尾部の反対方向に集中された大きな駆動力を得ることを可能にする範囲内で選択され得るものであって、また、かかる尻尾部（１７）を備えたナノ粒子複合体の製造が容易であることを考慮して選択され、具体的には、ナノ粒子複合体当りに１〜5個が好ましく、特に１〜2個が好ましい。尚、複数個存在する場合には、各々が隣接して、または一定の領域に偏って存在している方が、尻尾部の反対方向に集中された大きな駆動力が得やすいので好ましい。
【００３５】
本発明における第１の態様である熱輸送流体のもう１つの好ましい形態例として、ナノ粒子複合体（１６）の尻尾部（１７）における幅ｂが１〜４［ｎｍ］、厚さｈが０．６〜２［ｎｍ］、長さＬが１〜１００［ｎｍ］である、熱輸送流体が挙げられる。そのような形状の尻尾部（１７）は、その形成が容易であり、そして熱輸送流体全体としての熱伝導率を向上するのに有利である。尚、かかる好ましい形態例は、本発明における第２の態様であるナノ粒子複合体においても同様に採用され得るものである。
【００３６】
ナノ粒子複合体（１６）における尻尾部（１７）の好ましい形状としては、直方体、半円板、三角柱等で近似できるものが挙げられる、特に、直方体であって、その大きさとして幅bが１〜４［ｎｍ］、より好ましくは１．５〜２．５［ｎｍ］、厚さｈが０．６〜２［ｎｍ］、より好ましくは０．６〜１［ｎｍ］、長さＬが１〜１００［ｎｍ］、より好ましくは１〜１０［ｎｍ］である尻尾部を備えたナノ粒子複合体が有利である。例えば、幅ｂが数ｎm、厚さｈが数Å、長さＬが１０ｎｍ程度のときに、最も共振状態に近くなる。
【００３７】
ナノ粒子複合体（１６）における保護膜（１５）の具体例としては、例えばナノ粒子（１３）に金を用いる場合には、そのナノ粒子（１３）の表面に吸着し得る官能基として例えばチオール基（ＳＨ基）を他の官能基と組み合せたものが挙げられる。例えば、媒体分子として水を用いる場合には、かかるチオール基（ＳＨ基）を、カルボキシル基（ＣＯＯＨ基）、アミノ基（ＮＨ２基）、水酸基（ＯＨ基）およびスルホ基（ＳＯ３Ｈ）等の親水基と組み合せて用いることができる。また、他の具体例として、チオール基を、メルカプトコハク酸（Ｃ４Ｈ６Ｏ４Ｓ）と組み合せたものが挙げられる。
【００３８】
ナノ粒子複合体（１６）における尻尾部（１７）の具体例としては、例えば、アルカンチオールなどの炭素の直鎖と金属に付着する官能基を有する分子、メルカプトコハク酸などの金属に付着する官能基と水と親和する官能基を有する分子またはCNTなどの棒状の分子などが挙げられる。
【００３９】
また、熱輸送流体（１０）における媒体を構成する分子（１１）の具体例としては、例えば、車に搭載されるラジエータや電子機器等における熱交換器で通常使用される液状の熱輸送流体が挙げられる。更に具体的には、水、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類、オイル、有機溶媒（トルエン、ヘキサンなど）、並びにそれらを組み合せたもの等が挙げられる。尚、それ以外に、尻尾部（１７）を備えたナノ粒子複合体（１６）の熱輸送流体（１０）における熱輸送能力の向上を阻害しない範囲で、熱交換器で熱輸送流体に通常添加される添加剤も、熱輸送流体（１０）に添加され得る。また、液状の熱輸送流体の他に、空気等の気体状の熱輸送流体も挙げられる。
【００４０】
熱輸送流体（１０）における、尻尾部（１７）を備えたナノ粒子複合体（１６）の濃度としては、熱輸送流体（１０）における熱輸送能力の向上を図る上で、例えば5％以下が好ましく、更に3％以下が好ましく、特に１％以下が好ましい。
【００４１】
尻尾部（１７）を備えたナノ粒子複合体（１６）の製造方法としては、例えば、塩化金酸水溶液に保護膜剤と還元剤を加え十分撹拌する、２相還元法が挙げられる。
【実施例】
【００４２】
以下に本発明についての実施形態を挙げて、更に具体的に本発明を説明するが、それらの実施例によって本発明が何ら限定されるものではない。
【００４３】
実施形態１
本発明の熱輸送流体およびナノ粒子複合体に関する実施形態１について、図３〜図５を参照して以下に説明する。
【００４４】
この実施形態１における熱輸送流体は、例えば、車載用のエンジンやミッション等の冷却に用いられるものであって、熱源からの熱を外部に伝達および輸送する。この熱輸送流体は、液状の媒体である溶媒として、例えば水等の単一の成分を含むとともに、ナノ粒子複合体も含有している。
【００４５】
ここで、実施形態１の熱輸送流体（１０）においては、図３（ａ）において模式的に示されるように、ナノ粒子複合体（１６）が熱輸送流体（１０）の媒体分子（１１）群中に浮遊している。そのナノ粒子複合体（１６）には１個の尻尾部（１７）が備えられている。尻尾部（１７）に水等の媒体分子（１１）が衝突して、その尻尾部（１７）が振動することのよって、ナノ粒子複合体（１６）の移動が、その尻尾部（１７）と反対側の方向、即ち、尻尾部（１７）を除く部分（１９）の方向、言い換えればナノ粒子複合体（１６）の頭部の方向に、集中的に促進される。
【００４６】
図３（ａ）に示されるナノ粒子複合体（１６）は、尻尾部（１７）とそれ以外の所謂頭部の部分（１９）からなるものであり、その部分（１９）は、図４にも示される例えば金、銅、鉄等の金属原子（１２）等からなるナノ粒子（１３）が、例えばアルカンチオール、メルカプトコハク酸等の有機物の分子（１４）で構成されている保護膜（１５）で覆われている。かかるナノ粒子（１３）は、例えば２０〜４００個、より好ましくは１００〜２００個の金属原子（１２）等からなり、通常球状であって、その直径は１０nm以下であって、１〜８ｎｍが更に好ましく、特に１〜２ｎｍが好ましい。また、保護膜（１５）としては、その厚みが０．６〜４ｎｍであるものが好ましく、特に１．２〜２．８ｎｍであるものが好ましい。
【００４７】
また、図３（ｂ）、図４および図５において示されるように、尻尾部（１７）は、幅ｂ、長さLおよび厚さhで表示されるような直方体で近似できるものである。かかる尻尾部（１７）は、例えばアルカンチオール、メルカプトコハク酸等の、有機物の分子（１４）の長さに比して１．５〜５０倍、より好ましくは5〜15倍の長さを有する有機物の分子（１８）で構成されるものである。より具体的には、例えば、その尻尾部（１７）の幅ｂが１．５〜２．５［ｎｍ］、厚さｈが０．６〜１［ｎｍ］、長さＬが５〜２０［ｎｍ］、であり、その弾性率Ｅが１０３〜１０４［Ｐａ］、振幅Ａが０．５〜１．５［ｎｍ］であるものが、尻尾部（１７）の振動が媒体分子の熱振動との共振周波数に近くなりやすく、好ましい。
【００４８】
図４において示されるように、ナノ粒子複合体（１６）は、尻尾部（１７）とそれ以外の所謂頭部の部分（１９）からなるものであり、尻尾部（１７）は有機物の分子（１８）で構成されるものであって、幅b、長さLを有し、部分（１９）は、ナノ粒子（１３）と保護膜（１５）で構成されるものであって、その相当直径φがｄである。
【００４９】
図３に示されるようなナノ粒子複合体（１６）は、例えば塩化金酸水溶液に保護膜剤と還元剤を加え十分撹拌する、２相還元法により製造される。具体的には、例えば、金などの金属原子（１２）を用いて高分子と還元剤によってナノ粒子（１３）を形成し、アルカンチオール（炭素数30以上）なる有機物の分子（１８）を混合、撹拌することによってそのナノ粒子（１３）の表面上に１個の尻尾部（１７）を形成し、次いでアルカンチオール（炭素数18以下）なる有機物の分子（１４）を混合、撹拌することによってさらにナノ粒子（１３）の残りの表面上に保護膜（１５）を形成することができる。そして、そのようにして形成されたナノ粒子複合体（１６）の群を、水等の媒体分子（１１）に添加することによって、熱輸送流体（１０）が形成される。
【００５０】
例えば、水を媒体とし、144個の金の原子からなるナノ粒子（１３）にアアルカンチオール（炭素数30以上）からなる１個の尻尾部（１７）とアルカンチオール（炭素数18以下）から成る保護膜（１５）を形成させたナノ粒子複合体（１６）をその媒体に０．０５ｖｏｌ％で添加した熱輸送流体を、一般的な熱交換器に充填した場合に、ナノ粒子複合体（１６）を添加しない場合に比べて、熱輸送流体の熱伝導率が約1.5倍に大幅に向上する。その場合の、次式
【数５】
2009292920.tif 000007
におけるパラメータの値は、それぞれｍ=１８／（６．０２×１０２３）[ｇ]、ｖ＝３００［ｍ／ｓ]、Ａ＝１[ｎｍ]、Ｅ=１０４[Ｐａ]、ｈ＝０．６[ｎｍ]、ｂ＝２[ｎｍ]、L＝１０[ｎｍ]であって、尻尾部（１７）の振動エネルギーと媒体分子の運動エネルギーがほぼ等しくなり、熱輸送流体全体としての熱伝導率が大幅に向上することになる。
【００５１】
実施形態２
本発明の熱輸送流体およびナノ粒子複合体に関するもう１つの実施形態２について、図６を参照して以下に説明する。
【００５２】
この実施形態２における熱輸送流体もまた、車載用のエンジンやミッション等の冷却に用いられるものであって、熱源からの熱を外部に伝達および輸送し、液状の媒体である溶媒として水を含むとともに、ナノ粒子複合体も含有している。
【００５３】
ここで、実施形態２の熱輸送流体（３０）においては、図６（ａ）において模式的に示されるように、ナノ粒子複合体（３６）が熱輸送流体（３０）の媒体分子（３１）群中に浮遊している。そのナノ粒子複合体（３６）には２個の尻尾部（３７）が備えられている。尻尾部（３７）に水等の媒体分子（３１）が衝突して、その尻尾部（３７）が振動することのよって、ナノ粒子複合体（３６）の移動が、その尻尾部（３７）と反対側の方向、即ち、尻尾部（３７）を除く部分の方向、言い換えればナノ粒子複合体（３６）の頭部の方向に、集中的に促進される。尻尾部が２個あることにより、より多くの推進力が得られるため、熱伝導率を向上させることができる。
【００５４】
図６（ａ）に示されるナノ粒子複合体（３６）は、２個の尻尾部（３７）とそれ以外の所謂頭部の部分からなるものであり、その部分は、例えば金、銅、鉄等の金属原子（３２）等からなるナノ粒子（３３）が、例えばアルカンチオール、メルカプトコハク酸等の有機物の分子（３４）で構成されている保護膜（３５）で覆われている。かかるナノ粒子（３３）は、例えば２０〜４００個、より好ましくは１００〜２００個の金属原子（３２）等からなり、通常球状であって、その直径は１０nm以下であって、１〜８ｎｍが更に好ましく、特に１〜２ｎｍが好ましい。また、保護膜（３５）としては、その厚みが０．６〜４ｎｍであるものが好ましく、特に１．２〜２．８ｎｍであるものが好ましい。
【００５５】
また、図６（ｂ）において示されるように、２個の尻尾部（３７）の各々は、幅b、長さLおよび厚さhで表示されるような直方体で近似できるものである。かかる尻尾部（３７）は、例えばアルカンチオール、メルカプトコハク酸等の、有機物の分子（３４）の長さに比して１．５〜５０倍、より好ましくは５〜２０倍の長さを有する有機物の分子（３８）で構成されるものである。より具体的には、例えば、その尻尾部（３７）の幅ｂが１．５〜２．５［ｎｍ］、厚さｈが０．６〜１［ｎｍ］、長さＬが５〜２０［ｎｍ］、であり、その弾性率Ｅが１０３〜１０４［Ｐａ］、振幅Ａが０．５〜１．５［ｎｍ］であるものが、尻尾部（３７）の振動が媒体分子の熱振動との共振周波数に近くなりやすく、好ましい。
【００５６】
図６に示されるようなナノ粒子複合体（３６）は、例えば塩化金酸水溶液に保護膜剤と還元剤を加え十分撹拌する、２相還元法により製造される。具体的には、例えば、金などの金属原子（３２）を用いて高分子と還元剤によってナノ粒子（１３）を形成し、アルカンチオール（炭素数３０以上）なる有機物の分子（３８）を混合、撹拌することによってそのナノ粒子（３３）の表面上に２個の尻尾部（２７）を形成し、次いでアルカンチオール（炭素数１８以下）なる有機物の分子（３４）を混合、撹拌することによってさらにナノ粒子（３３）の残りの表面上に保護膜（３５）を形成することができる。そして、そのようにして形成されたナノ粒子複合体（３６）の群を、水等の媒体分子（３１）に添加することによって、熱輸送流体（３０）が形成される。
【００５７】
例えば、水を媒体とし、１４４個の金の原子からなるナノ粒子（３３）にアルカンチオール（炭素数３０以上）からなる２個の尻尾部（３７）とアルカンチオール（炭素数１８以下）から成る保護膜（３５）を形成させたナノ粒子複合体（３６）をその媒体に０．０５ｖｏｌ％で添加した熱輸送流体を、一般的な熱交換器に充填した場合に、ナノ粒子複合体（３６）を添加しない場合に比べて、熱輸送流体の熱伝導率が約１．５倍に大幅に向上する。その場合の、次式
【数６】
2009292920.tif 000008
におけるパラメータの値は、それぞれｍ＝１８／（６．０２×１０２３）[ｇ]、ｖ＝３００［ｍ／ｓ]、Ａ＝１[ｎｍ]、Ｅ＝１０４[Ｐａ]、ｈ＝０．６[ｎｍ]、ｂ＝２[ｎｍ]、Ｌ＝１０[ｎｍ]であって、尻尾部（３７）の振動エネルギーと媒体分子の運動エネルギーがほぼ等しくなり、熱輸送流体全体としての熱伝導率が大幅に向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来技術における熱輸送流体を模式的に示した説明図である。
【図２】従来技術における熱輸送流体中の微小粒子の移動を模式的に示した説明図である。
【図３】（ａ）は、本発明における熱輸送流体を模式的に例示した説明図であり、（ｂ）は、本発明における熱輸送流体中のナノ粒子複合体の尻尾部を模式的に例示した説明図である。
【図４】本発明における熱輸送流体中のナノ粒子複合体を模式的に例示した説明図である。
【図５】本発明における熱輸送流体中のナノ粒子複合体の立体的形状に模式的に例示した説明図である。
【図６】（ａ）は、本発明における別な態様の熱輸送流体を模式的に例示した説明図であり、（ｂ）は、本発明における別な態様の熱輸送流体中のナノ粒子複合体の尻尾部を模式的に例示した説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０    熱輸送流体
１１    媒体の分子
１３    ナノ粒子
１５    保護膜
１６    ナノ粒子複合体
１７    尻尾部
【図１】
2009292920.tif 000010
【図２】
2009292920.tif 000011
【図３】
2009292920.tif 000012
【図４】
2009292920.tif 000013
【図５】
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【図６】
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