木材の電磁波シールド機能付与とエレクトロニクス用途の拡大

木材に求められる電磁波シールド性能とは

木材は軽量で加工性が高く断熱性や調湿性に優れるため建築材や家具材として長年利用されてきました。
一方で現代社会では5G通信やIoT機器の普及により屋内外を飛び交う電磁波が増加しています。
機器同士の干渉を防ぎ人体への影響を低減するためには電磁波シールド材の需要が拡大しています。
従来は金属や導電性樹脂が用いられてきましたが重量増やリサイクル性、意匠性の課題が指摘されています。
そこで木材に導電性を付与しシールド機能を持たせる研究が活発化しています。

シールド効果を示す指標

電磁波シールド性能はSE（Shielding Effectiveness）で評価されdB単位で表されます。
一般に20〜30dBで日常環境での干渉抑制に有効とされ、40dB以上になると産業機器レベルの遮蔽が期待できます。
木材に導電性を持たせる際は薄膜塗工量や配合率、樹種による細孔構造がSEに影響するため詳細な設計が鍵です。

木材への電磁波シールド機能付与技術

導電性塗料・インクの塗工

銀ナノワイヤ、導電性高分子、グラフェンなどを分散したインクを木材表面にコーティングする方法が最も広く検討されています。
浸透性の高い水系インクなら木材細孔へ深く入り込み導電経路を形成できます。
多層塗布やプラズマ処理による密着性向上により30dB超のシールド性を達成した報告があります。

金属メッキ・スパッタリング

木材表面にニッケルや銅を電解メッキで析出させると高い導電性を得られます。
ただし前処理での均一な触媒付与や多孔質基材への液浸制御が難しくコストも高くなります。
RFスパッタリングで薄膜を形成する手法もありますが大型材への適用は設備面で課題が残ります。

導電性フィラー充填複合化

粉砕木材と導電性カーボンブラックやCNTを樹脂で成形するWPC（Wood Plastic Composite）が注目されています。
押出成形でパネル化すればコンセントボックスや配線ダクトなど内装部材として一体成形が可能です。
木質率を上げれば質感を保ちつつ用途に応じたシールドレベルを調整できます。

エレクトロニクス用途へ広がる応用例

スマート家具

ワイヤレス充電機能を内蔵したテーブルやデスクに木材シールド層を組み込む事例が増えています。
外観を損なわずにモジュール周辺だけシールドゾーンを設ければ誤作動を防ぎユーザビリティを向上できます。

建築内装材としての電磁環境改善

会議室や医療施設では情報漏えい防止や医療機器保護のため壁面シールドが求められます。
導電木質パネルなら意匠性と調湿性を保ちながら設置工数を削減できます。
無線LANを透過させつつ外来ノイズを遮蔽する帯域選択設計も可能です。

ウェアラブル・IoTエンクロージャ

薄板加工したバルサ材や曲げ合板に導電インクを印刷しスマートバンドケースに使用する研究が報告されています。
木材特有の肌ざわりと軽量性が求められるウェアラブル分野で差別化要素となります。

市場動向と標準化

世界の電磁波シールド材市場は年率6%前後で拡大しており2030年には150億ドル規模が見込まれます。
持続可能素材への転換ニーズが強く欧州を中心にバイオベース材の採用が進むと予測されています。
ASTM D4935やIEEE STD-299に基づく評価法に加え木質材特有の吸放湿サイクルを組み込んだ耐久試験が議論されています。

木材シールド材開発における課題と展望

耐久性と環境安定性

導電ネットワークは湿潤や温度変化で抵抗値が増加しやすいためハイブリッド樹脂バインダーや表面トップコートで保護する必要があります。

加工性と量産コスト

家具サイズから建材サイズまで寸法が多様であり塗工プロセスや乾燥条件を柔軟に最適化する装置開発が不可欠です。

リサイクル・アップサイクル

使用後の導電木材を燃焼やチップ化する際に金属フィラーが残存する場合があります。
生分解性を損なわない高導電バイオベースフィラーの開発が求められます。

まとめ

電磁波シールド機能を備えた木材は軽量性、審美性、環境適合性を両立しながらエレクトロニクス分野の新たな選択肢となります。
導電性塗料や複合化技術の進展により20〜40dBの遮蔽性能が現実的に達成可能となりスマート家具や建築内装材での採用が始まっています。
今後は耐久性向上とリサイクルの仕組み作りが市場拡大の鍵を握ります。
異業種連携により木材資源の高付加価値化とサステナブル社会の実現に貢献できる素材として大きな期待が寄せられています。