CN108250691A - 复合材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合材料，其具备由无机材料制成的鳞片状的填料、以及由粘合填料的热固性树脂构成的粘合树脂，复合材料是多个孔隙分散而形成的发泡材料，在孔隙的内壁以填料的平坦面彼此重叠的方式集聚有填料。

Description

复合材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及下述复合材料及其制造方法，所述复合材料具备由无机材料制成的填料以及粘合填料的粘合树脂。
背景技术
例如，作为这种技术，在日本特开2015-105282和日本特开2002-317064中公开了将由无机材料制成的填料利用粘合树脂粘合而得的复合材料。在日本特开2015-105282中公开了具有包含弹性体的基材(粘合树脂)、以及以在基材中取向的方式被包含的复合粒子(填料)的复合材料。填料包含具有导热各向异性的导热各向异性粒子、以及在导热各向异性粒子的表面通过粘合剂粘接的磁性粒子，在将复合材料成型时，通过使磁场沿一定方向起作用，从而填料在复合材料内沿一定方向取向。
在日本特开2002-317064中提出了一种具有发泡性的复合材料，其以被夹着的状态介于2个构件之间，将一个构件的热传导至另一构件，其由包含在40℃以上发泡的发泡剂和高导热填料的树脂组合物(粘合树脂)形成。该复合材料在使用时利用一个构件的热来发泡。复合材料的粘合树脂包含固化了的状态的热固性树脂，热固性树脂选择在发泡时复合材料膨胀自如的软质的树脂。
发明内容
然而，关于日本特开2015-105282的复合材料，由于根据成型时的磁场，填料沿一定方向排列，因此在该方向上的复合材料的导热性良好。然而，在与该方向交叉的方向上，填料彼此分离而通过粘合树脂来粘合，因此导热性不能说是充分的，为了提高导热性，必须更大量地添加(填充)填料。随着该填料的增量，具有成型时粘合树脂本来的流动性降低的担忧。
另一方面，对于日本特开2002-317064的复合材料而言，由于在填料沿成型时粘合树脂的流动方向排列的状态下使粘合树脂(热固性树脂)固化，因此填料被限制在粘合树脂中。因此，即使在使用时复合材料发泡了，填料的排列方向也几乎没有变化，在与粘合树脂的流动方向交叉的方向上的复合材料的导热性不能说是充分的。
本发明提供能够提高与成型时粘合树脂的流动方向交叉的方向上的导热性的复合材料及其制造方法。
本发明的第1方式涉及一种复合材料，其具备由无机材料制成的鳞片状的填料、以及由粘合上述填料的热固性树脂构成的粘合树脂。上述复合材料是以多个孔隙分散在其中的方式来形成的发泡材料，上述填料以上述填料的平坦面彼此重叠的方式集聚在上述孔隙的内壁。
根据本发明，在复合材料的孔隙的内壁，以鳞片状的填料的平坦面彼此重叠的方式集聚有填料。因此，即使在与粘合树脂的流动方向交叉的方向上，通过重叠并且集聚的鳞片状的填料的骨架，也能够形成导热性的通路。由此，即使形成了使复合材料的导热性降低的孔隙的空间，通过重叠并集聚的填料的骨架，也能够期待在与粘合树脂的流动方向交叉的方向上，补偿由孔隙导致的导热性降低而有余的导热性提高的效果。
此外，本发明的第2方式涉及一种复合材料的制造方法，所述复合材料具备由无机材料制成的鳞片状的填料、以及由粘合上述填料的热固性树脂构成的粘合树脂。该制造方法包括下述工序：将上述填料、由未固化的上述热固性树脂构成的上述粘合树脂、以及在比上述热固性树脂的固化温度低的温度下使上述粘合树脂发泡的发泡剂混合来制作混合物的工序；以及通过将上述混合物在上述固化温度以上的条件下加热，从而利用上述发泡剂使上述粘合树脂发泡，以上述填料的平坦面彼此重叠的方式使上述填料集聚在由上述发泡剂形成的粘合树脂内的孔隙的内壁，然后使上述粘合树脂固化的工序。
根据本发明，在制作混合物的阶段，或者在使该粘合树脂固化之前、将混合物投入至成型模具等的阶段，在粘合树脂的流动方向上，填料易于沿规定的方向排列。然而，在使粘合树脂固化的工序中，在粘合树脂固化之前，利用发泡剂而使混合物发泡，由于孔隙(泡)的生长，填料被推开。此时，由于填料的形状为鳞片状，因此填料可以在粘合树脂内的孔隙的内壁以填料的平坦面彼此重叠的方式集聚，在该状态下，使粘合树脂固化。这样的结果能够提高在与粘合树脂的流动方向交叉的方向上的复合材料的导热性。
根据本发明，能够提高在与成型时的粘合树脂的流动方向交叉的方向上的导热性。
附图说明
下面将结合附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，附图中相同的附图标记表示相同的元件，其中：
图1为本发明的实施方式涉及的复合材料的示意性截面图。
图2为表示实施例1-1～1-3和比较例1～3-3的复合材料的厚度方向的热导率的测定结果的图。
图3A为拍摄了复合材料中所形成的孔隙的外观的照片。
图3B为图3A的A部的孔隙内壁的放大照片。
图3C为将图3B的照片放大了的照片。
图4为显示实施例4-1～4-16和比较例4-1～4-4的复合材料的厚度方向的热导率的测定结果的图。
图5为显示比较例5-1～5-20的复合材料的厚度方向的热导率的测定结果的图。
图6为显示比较例6-1～6-15的复合材料的厚度方向的热导率的测定结果的图。
图7为显示参考例7-1～7-9的复合材料的厚度方向的热导率的测定结果的图。
图8为在使用了鳞片状的填料的复合材料中，未发泡状态的复合材料的示意性截面图。
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式涉及的复合材料及其制造方法。
1.关于复合材料1
本实施方式涉及的复合材料1，如图1所示，具备：由无机材料制成的鳞片状的填料(填料粒子)3，以及由粘合鳞片状填料3的热固性树脂构成的粘合树脂4。
在本实施方式中，如图1和后述的图3B、图3C所示，复合材料1是以多个孔隙5分散在其中的方式而形成的发泡材料，在孔隙5的内壁，以鳞片状的填料3的平坦面彼此重叠的方式集聚有填料3。具体而言，孔隙5大致上为球状，通过使鳞片状的填料3以重叠的方式集聚在其内壁面，从而形成无机材料的骨架，填料3以接触该骨架的方式在孔隙5以外的部分分散存在。
由于填料3由无机材料制成，因此基本上是比作为粘合树脂4的热固性树脂的导热性高的材料。填料3的材料更优选具有1.0W/m·K以上的热导率，进一步优选具有3.0W/m·K以上的热导率。填料3只要是鳞片状的填料，则其材质不受特别限定，可举出例如，高岭石、滑石、绢云母(sericite)、白云母(muscovite)和金云母(phlogopite)等云母、云母(mica)、二氧化硅、石墨、铝等金属、六方氮化硼等。在获得具有绝缘性、具有非磁性特性的复合材料的情况下，更优选由六方氮化硼、云母和/或二氧化硅制成的填料。
填料3的厚度优选处于0.1μm～1.0μm的范围内，填料3的平坦面的平均长度优选处于5.0μm～50.0μm的范围内。此外，填料3的平坦面的平均长度相对于填料3的厚度的比率优选处于50～500的范围内。这里，填料3的平均长度是1000个填料的、从与填料的平坦面正交的方向利用显微镜俯视时填料3的长度的平均值，填料3的厚度是在该平均长度中的填料的中央厚度的平均值。
通过使填料3的比率满足上述范围，从而在制造时，更易于以填料3的平坦面彼此重叠的方式将填料集聚在孔隙5的内壁。这里，在上述填料3的比率不足50的情况下，填料3的平坦面彼此难以重叠，在其比率超过500的情况下，填料3难以集聚。
填料3的含量相对于复合材料1的整体优选为10～30质量％，更优选为20～60质量％。通过在这样的范围内含有填料3，从而能够更适当地确保复合材料1的导热性，并且更适当地确保复合材料1的强度。
在本实施方式中，构成复合材料1的粘合树脂4由热固性树脂构成，例如，是固化温度比后述发泡剂发泡的温度高的树脂。例如，作为热固性树脂，可举出例如，酚系树脂、尿素系树脂、三聚氰胺系树脂、二烯丙基苯二甲酸酯系树脂、聚酯系树脂、环氧系树脂、苯胺系树脂、有机硅系树脂、呋喃系树脂、聚氨酯系树脂、烷基苯系树脂、胍胺系树脂、二甲苯系树脂、酰亚胺系树脂等。
在本实施方式中，在复合材料1中，多个孔隙5为发泡材料，孔隙5可以是独立的气泡、或者连续的气泡中的任一者。然而，更优选孔隙5为独立的气泡。通过使孔隙5为独立的气泡，从而与连续的气泡相比，能够在复合材料1内均匀地形成孔隙5。通过在孔隙5的内壁以重叠的方式集聚的填料3，从而不受方向限制地易于形成复合材料1的热导通路P，复合材料1在导热性方面显示各向同性。
在孔隙5为独立气泡的情况下，孔隙5为大致球状，其直径优选为1μm以上且500μm以下。孔隙5的直径更优选为200μm以下，进一步优选为100μm以下。由此，能够抑制由孔隙5导致的热阻的影响，并且通过填料3的集聚，能够进一步增强提高复合材料1的导热性的效果。这里，孔隙5的直径是切断复合材料1的截面来观察该截面时，测定20个孔隙的最大直径时的平均值。
这里，只要能够确保后述导热性，则相对于复合材料1整体而言，孔隙5占复合材料1的占有率就不受特别限定，但优选相对于复合材料1的整体为9体积％以上且50体积％以下。由此，能够确保在孔隙5的内壁以重叠的方式集聚的填料3的量，易于提高与成型时粘合树脂4的流动方向交叉的方向上的导热性。孔隙5的占有率相对于复合材料1的整体更优选为23体积％以上，进一步优选为33体积％以上，特别优选为50体积％以上。通过满足这样的范围，则如由后述的实施例也可以明确的那样，能够进一步提高与粘合树脂4的流动方向交叉的方向(后述的厚度方向)上的复合材料1的导热性。
根据本实施方式涉及的复合材料1，在复合材料1的孔隙5的内壁，以鳞片状的填料3的平坦面彼此重叠的方式集聚有填料3。因此，即使在与制造时粘合树脂4的流动方向交叉的方向上，也能够通过重叠并集聚的鳞片状的填料3来形成热导通路P。由此，即使形成了使复合材料1的导热性降低的孔隙5的空间，通过重叠并集聚的鳞片状的填料3的骨架，也能够期待在与粘合树脂4的流动方向交叉的方向上，补偿由孔隙5导致的导热性降低而有余的导热性提高的效果。
2.关于复合材料1的制造方法
以下对于本实施方式涉及的复合材料1的制造方法进行说明。首先，将上述鳞片状的填料3、由未固化的热固性树脂构成的粘合树脂4、以及在比热固性树脂的固化温度低的温度下使粘合树脂发泡的发泡剂进行混合，来制作混合物。另外，混合而成的混合物可以根据需要进行脱泡处理。
这里，作为填料3，优选使用具有上述尺寸的填料。特别是通过使用填料3的平坦面的平均长度相对于填料3的厚度的比率处于50～500的范围内的填料，从而在后述发泡时，易于在粘合树脂4内的孔隙5的内壁，以填料3的平坦面重叠的方式集聚填料3。
只要能够在比热固性树脂的固化温度低的温度下使粘合树脂发泡，则可以是热分解型发泡剂或蒸发型发泡剂。作为热分解型发泡剂，可举出碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、叠氮化合物等无机系发泡剂、偶氮二碳酰胺(Azodicarbonamide)、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、二偶氮氨基苯等偶氮化合物、亚硝基化合物、磺酰肼化合物等。作为蒸发型发泡剂，可举出乙醇或水等。
这里，只要能够通过发泡剂来将混合物(粘合树脂)发泡，则添加的发泡剂的量不受特别限定。然而，如上述那样，优选以使孔隙5占复合材料1的占有率成为9体积％以上的方式，将发泡剂混合于填料3和粘合树脂4中。此外，优选以使孔隙5的占有率成为23体积％以上的方式将发泡剂进行混合，进一步优选以成为33体积％以上的方式将发泡剂进行混合，特别优选以成为50体积％以上的方式将发泡剂进行混合。通过满足这样的范围，从而如由后述的实施例也可以明确那样，能够进一步提高在与粘合树脂4的流动方向交叉的方向上的复合材料1的导热性。
接下来，通过将混合物在固化温度以上的条件下进行加热，从而利用发泡剂使粘合树脂4发泡，在通过发泡剂来形成的粘合树脂4内的孔隙5的内壁，使填料3以填料3的平坦面彼此重叠的方式集聚，然后使粘合树脂4固化。此时，可以将获得的混合物导入至成型模具内，然后在成型模具内通过加热混合物来使粘合树脂4固化。
在上述操作中，在制作混合物的阶段，或者在使粘合树脂4固化之前、将混合物投入至成型模具等中的阶段，在粘合树脂4的流动方向上，填料3易于沿规定的方向排列(参照图8)。在这样的状态下，在与粘合树脂4的流动方向交叉的方向(图8所示的厚度方向)上，难以形成热导通路P。
然而，在本实施方式中，在使粘合树脂4固化的工序中，在粘合树脂4固化之前，利用发泡剂而使混合物发泡，通过孔隙(泡)的生长，填料3被推开。此时，由于填料3的形状为鳞片状，因此在粘合树脂4内的孔隙5的内壁，使填料以填料3的平坦面彼此重叠的方式集聚，在该状态下，可以使粘合树脂固化。这样的结果是能够提高在与成型时粘合树脂4的流动方向交叉的方向上的复合材料1的导热性。
这里，可以通过在发泡剂发泡的温度以上且低于热固性树脂固化温度的温度区域内的混合物的加热时间、所选择的发泡剂的种类、混合物中添加的发泡剂的量，来调整孔隙5的大小和形状等。如果处于上述温度区域的加热时间长(升温速度快)，则由于发泡剂，孔隙的生长受到抑制，易于形成独立的气泡。此外，可以通过调节处于温度区域的加热时间(升温速度)，从而调整孔隙的直径。
通过进行这样的调整，从而在本实施方式中，作为优选的方式，以使孔隙5成为独立的气泡、孔隙5的直径成为500μm以下的方式使粘合树脂4固化。更优选孔隙5的直径为200μm以下，进一步优选为100μm以下。由此，能够抑制由孔隙5导致的热阻的影响，并且通过填料3的集聚，能够进一步增强提高复合材料1的导热性的效果。
通过实施例来说明以下的本发明。
(实施例1-1)
作为由无机材料制成的鳞片状的填料，准备由六方氮化硼(h-BN)制成的填料(电气化学工业(株)制：HGP)。该填料的厚度为0.1μm，平坦面的平均长度为5μm。该填料平坦面的平均长度相对于厚度的比率为50。
接下来，作为在将该填料分散的状态下粘合填料的粘合树脂(热固性树脂)，准备未固化状态的聚酯系树脂(日立化成(株)制：WP2008)。聚酯系树脂的固化温度为130℃。作为在比该固化温度低的温度下使聚酯系树脂发泡的发泡剂，准备乙醇(沸点78℃)。
接下来，以填料60重量份、粘合树脂40重量份和乙醇1重量份的比例将它们混合，制作出浆状的混合物。另外，乙醇的比例是能够使合并有填料和粘合树脂的混合物(不含乙醇)发泡至2.0倍的体积的比例。
接下来，将混合物投入至直径50mm、高7mm的有底筒状的模具内。接下来，通过将模具内的混合物在150℃(即固化温度以上)加热1小时，从而利用乙醇使聚酯系树脂发泡，同时使发泡了的聚酯系树脂固化，由此制作出由复合材料制成的试验片。制作的试验片由下述复合材料制成：相对于复合材料整体为60质量％的鳞片状的六方氮化硼的填料(比率50)介由聚酯系树脂而被粘合，发泡倍率为2.0倍。
在实施例1中，在使聚酯系树脂固化时，以5℃/分钟的升温速度升温至150℃，从而孔隙以独立的气泡的形式存在于复合材料内，利用后述SEM观察得到的孔隙的直径为200μm。另外，试验片(复合材料)的厚度方向与成型时模具的高度方向相对应，试验片(复合材料)的厚度方向成为与投入模具时的树脂的流动方向正交的方向。
(实施例1-2)
与实施例1-1相同地制作出由复合材料制成的试验片。实施例1-2与实施例1-1的不同点在于，鳞片状的六方氮化硼的填料使用了厚度为0.1μm、平坦面的平均长度为120μm的填料(モンティブ·パフォーマンス·マテリアルズ制：PT-120)这一点。填料的平坦面的平均长度相对于该填料的厚度的比率为120。制作的试验片由下述复合材料制成：相对于复合材料整体，60质量％的鳞片状六方氮化硼的填料(比率120)介由聚酯系树脂而被粘合，发泡倍率为2.0倍。
(实施例1-3)
与实施例1-1相同地制作出由复合材料制成的试验片。实施例1-3与实施例1-1的不同点在于，鳞片状的六方氮化硼的填料使用了厚度为0.1μm、平坦面的平均长度为45μm的填料(モンティブ·パフォーマンス·マテリアルズ制：PT-110)这一点。填料的平坦面的平均长度相对于该填料的厚度的比率为450。制作的试验片由下述复合材料制成：相对于复合材料整体，60质量％的鳞片状六方氮化硼的填料(比率450)介由聚酯系树脂而被粘合，发泡倍率为2.0倍。
(比较例1)
与实施例1-1相同地制作出由复合材料制成的试验片。比较例1与实施例1-1的不同点在于，未添加作为发泡剂的乙醇这一点。制作的试验片由下述复合材料制成：相对于复合材料整体，60质量％的鳞片状六方氮化硼的填料(比率50)介由聚酯系树脂而被粘合，未发泡(发泡倍率0.0倍)的复合材料。
(比较例2-1)
采用与实施例1-1相同的步骤制作出仅包含实施例1-1所使用的粘合树脂(聚酯系树脂)的未发泡(发泡倍率0.0倍)的试验片。
(比较例2-2)
与实施例1-1相同地制作出由复合材料制成的试验片。比较例2-2与实施例1-1的不同点在于，未添加作为发泡剂的乙醇这点、以及使用了平均粒径10μm的球状的氧化铝((株)アドマテックス制：AO-509)的填料代替鳞片状的填料这点。制作的试验片由下述复合材料制成：相对于复合材料整体，60质量％的球状的氧化铝的填料介由聚酯系树脂而被粘合，未发泡(发泡倍率0.0倍)的复合材料。
(比较例2-3)
与实施例1-1相同地制作出由复合材料制成的试验片。比较例2-3与实施例1-1的不同点在于，使用了与比较例2-2同样的填料来代替鳞片状的填料这一点。制作的试验片由下述复合材料制成：相对于复合材料整体，60质量％的球状的氧化铝的填料介由聚酯系树脂而被粘合，发泡倍率为2.0倍。
(比较例3-1)
采用与实施例1-1相同的步骤制作出仅包含作为热固性树脂的有机硅系树脂(信越化学工业(株)制：KE-1871)的未发泡(发泡倍率0.0倍)的试验片。另外，在比较例3-1中，将未固化的有机硅系树脂在120℃(即固化温度以上)加热1小时使其固化。该有机硅系树脂的固化温度为100℃。
(比较例3-2)
与实施例1-1相同地制作出由复合材料制成的试验片。比较例3-2与实施例1-1的不同点在于，未添加作为发泡剂的乙醇这点、使用了粒径处于10～20μm的范围内的破碎状(无定形)的金刚石(DeldentLtd.制：MB300UM)的填料来代替鳞片状的填料这点、以及粘合树脂使用了与比较例3-1同样的有机硅系树脂这点。
进一步，在比较例3-2中，下述这方面也与实施例1-1不同：将以金刚石的填料84重量份、有机硅系树脂16重量份的比例混合而成的混合物在与比较例3-1相同条件下进行加热。制作的试验片由下述复合材料制成：相对于复合材料整体为84质量％的破碎状的金刚石的填料介由未发泡的有机硅系树脂而被粘合，发泡倍率为0.0倍。
(比较例3-3)
与实施例1-1相同地制作出由复合材料制成的试验片。比较例3-3与实施例1-1的不同点在于，使用了与比较例3-2同样的破碎状的金刚石的填料来代替鳞片状的填料这点，以及粘合树脂使用了与比较例3-1同样的有机硅系树脂这点。
进一步，在比较例3-3中，下述这方面也与实施例1-1不同：将以金刚石的填料84重量份、有机硅系树脂16重量份、乙醇2重量份的比例混合而成的混合物在与比较例3-1相同条件下进行加热。另外，乙醇的比例是能够使除了乙醇以外的混合物发泡至2.0倍的体积的比例。制作的试验片由下述复合材料制成：相对于复合材料整体为包含84质量％的破碎状的金刚石的填料介由有机硅系树脂而被粘合，发泡倍率为2.0倍。
另外，由于实施例1-1～1-3、比较例2-3和比较例3-3的复合材料的发泡倍率为2.0倍，因此相对于各复合材料整体，孔隙占复合材料的的占有率为50体积％。
＜热导率的测定＞
测定实施例1-1～1-3和比较例1～3-3的复合材料的厚度方向(与树脂流动方向正交的方向)的热导率。具体而言，首先，在室温下测定各试验片的比热C、热扩散率α和密度ρ，由下式算出热导率。将其结果示于表1和图2中。
λ＝C·α·ρ
(λ：热导率，C：比热，α：热扩散率，ρ：密度)
另外，各试验片的比热C、热扩散率α和密度ρ如下那样进行测定。首先，在室温下，浸渍各试验片，利用阿基米德法，测定各试验片的密度ρ。接下来，由各试验片取出25～40mg的样品，在室温下，使用差示扫描量热计(セイコーインツルメンツ(株)制：DSC200C)，利用差示扫描量热测定法(DSC)，在氩气气氛下，测定各样品的比热C。
由各试验片切出直径1mm×厚度1mm的样品，在真空中，使用热常数测定装置(アルバック理工(株)制：TC-7000)，利用激光闪光法，测定各样品的热扩散率α。
＜体积电阻率的测定＞
按照JIS K6249测定实施例1-1～1-3和比较例1～3-3的复合材料的体积电阻率。具体而言，采用与实施例1-1～1-3和比较例1～3-3相同的方法制作80mm×80mm×2mm大小的试验片，对于各试验片，使用超高电阻/微小电流计(ADVANTEST制：R8340)，测定体积电阻率。将其结果示于表1中。
＜孔隙的观察＞
将实施例1-1的试验片沿厚度方向切断，利用扫描型电子显微镜(SEM)观察孔隙的内壁。将其结果示于图3A～图3C中。图3A为拍摄了在复合材料中所形成的孔隙的外观的照片，图3B为图3A的A部的孔隙的内壁的放大照片，图3C为放大了图3B的照片的照片。
表1
(结果1)
实施例1-1～1-3的复合材料的热导率高于比较例1～3-3的复合材料的热导率。此外，如果利用SEM观察实施例1-1的组织，则在孔隙的内壁，以鳞片状的填料的平坦面彼此重叠的方式集聚有该填料(参照图3A～3C)。由这些结果来看，可以认为：关于实施例1-1～1-3复合材料，形成了无机材料的骨架，所述骨架是指在球状孔隙的内壁，以鳞片状的填料的平坦面彼此重叠的方式集聚有该填料，除此以外的部分，填料以与该骨架接触的方式分散存在。由此可以认为，即使在复合材料的厚度方向上也形成了热导通路，对于实施例1-1～1-3的复合材料而言，在方向上没有偏差(具有各向同性)，导热性提高了。
另一方面，如果将实施例1-1与比较例1进行对比，则对于粘合树脂未发泡的比较例1的复合材料而言，可以认为大部分填料在沿复合材料的树脂的流动方向排列的状态下，通过粘合树脂而被粘合(参照图8)。因此可以认为，比较例1的复合材料的厚度方向的热导率比实施例1-1的复合材料的厚度方向的热导率低。
如果将比较例2-1～2-3进行对比，则由于比较例2-2的复合材料相对于比较例2-1的复合材料，填充(含有)有球状的氧化铝的填料，因此比较例2-2的复合材料的热导率与比较例2-1的复合材料的热导率相比高。然而可以认为，如比较例2-3那样，即使使粘合树脂发泡，在复合材料的孔隙(空隙)的壁面也没有如实施例1-1那样集聚球状的填料。因此，由于复合材料的孔隙仅作为空隙存在，由此可以认为，比较例2-3的复合材料的厚度方向的热导率与比较例2-2的复合材料的厚度方向的热导率相比低。
如果将比较例3-1～3-3进行对比，则可以认为：与比较例2-1～2-3的对比中所说明的理由相同地，由于金刚石的填料的形状，在孔隙的壁面不集聚填料。由于比较例3-2和比较例3-3的填料是破碎状的无定形形状的金刚石的填料，因此由于其形状，在复合材料内不易实现填料彼此的接触。因此，尽管金刚石的热导率高于六方氮化硼的热导率，但是可以认为比较例3-2和比较例3-3的填料的热导率低。
此外，如表1所示，由实施例1-1～1-3可以认为：如果填料的平坦面的平均长度相对于填料的厚度的比率为50～450的范围，则在孔隙的内壁，以鳞片状的填料的平坦面彼此重叠的方式集聚该填料，复合材料的导热性易于提高。另外，实施例1-1～1-3和比较例1～3-3的复合材料的体积电阻率(电阻率)都是1.0×1013Ω·cm以上，能够作为绝缘材料来使用。
(实施例4-1～4-16)
与实施例1-1相同地操作，制作出实施例4-1～4-16的由复合材料制成的试验片。在实施例4-1～4-4中，采用与实施例1-1相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.1倍的体积，使填料的填充量依次为20质量％、30质量％、50质量％和60质量％。另外，由于复合材料的发泡倍率为1.1倍，因此相对于实施例4-1～4-4的复合材料整体，孔隙占复合材料的的占有率为9体积％。
在实施例4-5～4-8中，采用与实施例1-1相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.3倍的体积，使填料的填充量依次为20质量％、30质量％、50质量％和60质量％。另外，由于复合材料的发泡倍率为1.3倍，因此相对于实施例4-5～4-8的复合材料整体，孔隙占复合材料的的占有率为23体积％。
在实施例4-9～4-12中，采用与实施例1-1相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.5倍的体积，使填料的填充量依次为20质量％、30质量％、50质量％和60质量％。另外，由于复合材料的发泡倍率为1.5倍，因此相对于实施例4-9～4-12的复合材料整体，孔隙占复合材料的的占有率为33体积％。
在实施例4-13～4-16中，采用与实施例1-1相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至2.0倍的体积，使填料的填充量依次为20质量％、30质量％、50质量％和60质量％。另外，实施例4-16的试验片与实施例1-1的试验片相同。由于复合材料的发泡倍率为2.0倍，因此相对于实施例4-13～4-16的复合材料整体，孔隙占复合材料的占有率为50体积％。
(比较例4-1～4-4)
在比较例4-1～4-3中，未混合乙醇，未使聚酯系树脂发泡(发泡倍率设为0倍)，使填料的填充量依次为20质量％、30质量％、50质量％和60质量％。另外，比较例4-4的试验片与比较例1的试验片相同。另外，由于复合材料的发泡倍率为0.0倍，因此相对于比较例4-1～4-4的复合材料整体，孔隙占复合材料的的占有率为0体积％。
利用与实施例1-1中进行的方法相同的方法测定实施例4-1～4-16和比较例4-1～4-4的复合材料的热导率。将其结果示于图4和表2中。利用与实施例1-1中进行的方法相同的方法测定实施例4-1～4-16和比较例4-1～4-4的复合材料的体积电阻率。将其结果示于表2中。
表2
(结果2)
由图4和表2还明确了，对于相同发泡倍率的复合材料而言，随着填料的填充量增加，复合材料的热导率提高了。进一步，对于填料的填充量相同的复合材料而言，具有随着发泡倍率增加、复合材料的热导率增加的倾向。可以认为这是因为：如上述那样，伴随着复合材料的发泡倍率的增加，在复合材料内，内壁集聚有填料的孔隙的数目也增加了。另外，实施例4-1～4-16和比较例4-1～4-4的复合材料的体积电阻率(电阻率)都是1.0×1013Ω·cm以上，能够作为绝缘材料使用。
(比较例5-1～5-20)
作为确认试验，与比较例2-1～2-3所示的试验相同，使用球状的氧化铝的填料和聚酯系树脂，制作出比较例5-1～5-20的试验片。在比较例5-1～5-4中，未混合乙醇，使聚酯系树脂未发泡(发泡倍率0.0倍，孔隙占有率0体积％)，使填料的填充量依次为60质量％、70质量％、80质量％和90质量％。
在比较例5-5～5-8中，采用与比较例2-3相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.1倍的体积(孔隙占有率9体积％)，使填料的填充量依次为60质量％、70质量％、80质量％和90质量％。
在比较例5-9～5-12中，采用与比较例2-3相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.3倍的体积(孔隙占有率23体积％)，使填料的填充量依次为60质量％、70质量％、80质量％和90质量％。
在比较例5-13～5-16中，采用与比较例2-3相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.5倍的体积(孔隙占有率33体积％)，使填料的填充量依次为60质量％、70质量％、80质量％和90质量％。
在比较例5-17～5-20中，采用与比较例2-3相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至2.0倍的体积(孔隙占有率50体积％)，使填料的填充量依次为60质量％、70质量％、80质量％和90质量％。
利用与实施例1-1中进行的方法相同的方法测定比较例5-1～5-20的复合材料的热导率。将其结果示于图5和表3中。利用与实施例1-1中进行的方法相同的方法测定比较例5-1～5-20的复合材料的体积电阻率。将其结果示于表3中。
表3
(结果3)
由图5和表3也明确了，即使在使用球状的氧化铝的填料的情况下，对于相同发泡倍率的复合材料而言，随着填料的填充量增加，复合材料的热导率提高了。
然而，对于填料的填充量相同的复合材料而言，随着发泡倍率增加，复合材料的热导率降低。可以认为这是因为：即使使粘合树脂发泡，球状的填料也没有以重叠的方式集聚在孔隙的内壁，复合材料的孔隙中未形成无机材料的骨架，孔隙仅作为空隙而存在。可以认为：其结果是这样的孔隙伴随发泡倍率的增加而增加，因此复合材料的热导率降低。
(比较例6-1～6-15)
作为确认试验，与比较例3-1～3-3中所示的试验相同，使用破碎状的金刚石的填料和有机硅系树脂，制作出比较例6-1～6-15的试验片。在比较例6-1～6-3中，未混合乙醇，使聚酯系树脂未发泡(发泡倍率0.0倍，孔隙占有率0体积％)，使填料的填充量依次为70质量％、80质量％和84质量％。
在比较例6-4～6-6中，采用与比较例3-3相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.1倍的体积(孔隙占有率9体积％)，使填料的填充量依次为70质量％、80质量％和84质量％。
在比较例6-7～6-9中，采用与比较例3-3相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.3倍的体积(孔隙占有率23体积％)，使填料的填充量依次为70质量％、80质量％和84质量％。
在比较例6-10～6-12中，采用与比较例3-3相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.5倍的体积(孔隙占有率33体积％)，使填料的填充量依次为70质量％、80质量％和84质量％。
在比较例6-13～6-15中，采用与比较例3-3相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至2.0倍的体积(孔隙占有率50体积％)，使填料的填充量依次为70质量％、80质量％和84质量％。
利用与实施例1-1中进行的方法相同的方法测定比较例6-1～6-15的复合材料的热导率。将其结果示于图6和表4中。利用与实施例1-1中进行的方法相同的方法测定比较例6-1～6-15的复合材料的体积电阻率。将其结果示于表4中。
表4
(结果4)
由图6也明确了，即使在使用了破碎状的金刚石的填料的情况下，对于相同发泡倍率的复合材料而言，随着填料的填充量增加，复合材料的热导率提高了。
然而，对于填料的填充量相同的复合材料而言，随着发泡倍率增加，复合材料的热导率降低。可以认为这是因为，即使使粘合树脂发泡，也与球状的氧化铝的填料同样地，破碎状的金刚石的填料没有以重叠的方式集聚在孔隙的内壁，复合材料的孔隙中未形成无机材料的骨架，孔隙仅作为空隙而存在。可以认为：其结果是这样的孔隙伴随发泡倍率的增加而增加，因此复合材料的热导率降低。
(参考例7-1～7-9)
作为确认试验，使用直径11mm、长50μm的碳纤维(三菱树脂(株)：K2223HM)的填料，并且与实施例1-1中所示的材料相同地、使用聚酯系树脂，制作出参考例7-1～7-9的试验片。在参考例7-1～7-3中，未混合乙醇，使聚酯系树脂未发泡，使填料的填充量依次为3质量％、10质量％和20质量％。
在参考例7-4～7-6中，采用与实施例1-1相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.1倍的体积，使填料的填充量依次为3质量％、10质量％和20质量％。
在参考例7-7～7-9中，采用与实施例1-1相同的步骤，调整乙醇的混合比例，使除了乙醇以外的混合物发泡至1.5倍的体积，使填料的填充量依次为3质量％、10质量％和20质量％。
利用与实施例1-1中进行的方法相同的方法测定参考例7-7～7-9的复合材料的热导率。将其结果示于图7和表5中。利用与实施例1-1中进行的方法相同的方法测定参考例7-1～7-9的复合材料的体积电阻率。将其结果示于表5中。另外，在表5中也一并显示了实施例1-1的复合材料的热导率和比较例2-1的聚酯系树脂的热导率。并且也一并显示了实施例1-1的复合材料的体积电阻率和比较例2-1的聚酯系树脂的体积电阻率。
表5
(结果5)
由图7和表5也明确了，对于相同发泡倍率的复合材料而言，随着填料的填充量增加，复合材料的热导率提高了。进一步，对于填料的填充量相同的复合材料而言，随着发泡倍率增加，复合材料的热导率提高了。可以认为这是因为：由于填料为纤维形状，因此通过发泡，在粘合树脂的流动方向上排列的纤维由于孔隙的存在，而在厚度方向上随机排列。然而，如表5所示，在参考例7-1～7-9涉及的复合材料中，由于填料为碳纤维，因此体积电阻率变小，作为绝缘材料是不适合的。
以上使用本发明的实施方式进行了详述，但具体的构成不限定于该实施方式和实施例，即使具有在不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更，它们也包含于本发明中。

Claims (8)

1.一种复合材料，其特征在于，具备由无机材料制成的鳞片状的填料、以及由将所述填料粘合的热固性树脂构成的粘合树脂，
所述复合材料是以多个孔隙分散在其中的方式而形成的发泡材料，
所述填料以所述填料的平坦面彼此重叠的方式集聚在所述孔隙的内壁。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述填料的平坦面的平均长度相对于所述填料的厚度的比率处于50～500的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述孔隙为独立的气泡，所述孔隙的直径为1μm以上且500μm以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述孔隙占所述复合材料的占有率相对于所述复合材料整体为9体积％以上且50体积％以下。
5.一种复合材料的制造方法，所述复合材料具备由无机材料制成的鳞片状的填料、以及由将所述填料粘合的热固性树脂构成的粘合树脂，所述复合材料的制造方法的特征在于，其包括：
将所述填料、由未固化的所述热固性树脂构成的所述粘合树脂、以及在低于所述热固性树脂的固化温度的温度下使所述粘合树脂发泡的发泡剂混合，来制成混合物，以及
通过在所述固化温度以上的条件下加热所述混合物，从而利用所述发泡剂使所述粘合树脂发泡，以所述填料的平坦面彼此重叠的方式使所述填料集聚在由所述发泡剂形成的粘合树脂内的孔隙的内壁，然后使所述粘合树脂固化。
6.根据权利要求5所述的复合材料的制造方法，其特征在于，作为所述填料，使用所述填料的平坦面的平均长度相对于所述填料的厚度的比率处于50～500的范围内的填料。
7.根据权利要求5或6所述的复合材料的制造方法，其特征在于，以使所述孔隙成为独立的气泡、所述孔隙的直径成为500μm以下的方式使所述粘合树脂固化。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的复合材料的制造方法，其特征在于，以使所述孔隙占所述复合材料的占有率相对于所述复合材料整体成为9体积％以上的方式，将所述发泡剂混合于所述填料和所述粘合树脂中。
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