JP5219042B2 - ナノファイバー材料の処理方法およびナノファイバー材料で作られる組成物 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分によるナノファイバー材料の処理方法および請求項４４の前提部分による組成物（または分散物）に関する。

熱伝導率が改善されたおよび／または耐熱度が減少した組成物または分散物について、具体的にはサーマルグリースとしても使用され、有機基板にナノファイバー材料を含むことは周知である（特許文献１）。
国際公開第２００４／１１４４０４号明細書

本発明の意味における「ナノファイバー材料」とは、ナノチューブおよび／または具体的にはナノファイバー、およびナノチューブとナノファイバーで作られる混合物である。

本発明の目的は、ナノファイバー材料の処理方法を開示することであり、この場合（方法）本材料はその特性、具体的には物理的および／または化学的性質に関する特定の目的に合わせて調整される。

さらに、本発明の目的は、有機基板においてナノファイバー材料を含む既知の組成物に関連する物理的および／または化学的特性が改善された組成物を開示することである。

本目的を達成するために、請求項１による方法を実行する。１つの組成物は、請求項４４の対象である。

本発明においては、ナノファイバー材料が前処理される。この前処理には、例えば予備熱処理が含まれ、例えば次にさらなる処理が行われる。この前処理時に、少なくとも１つの方法ステップでナノファイバー材料の表面処理が、例えばこの表面処理により結果が改善される、具体的にはナノファイバー材料と有機基板を形成する少なくとも１つの基板コンポーネントとの熱結合が改善されるような方法で実施され、この方法では具体的にはナノファイバーまたはナノチューブの縦伸びに対し横軸方向においても組成物の熱伝導率が増加するおよび／または耐熱度が減少する。表面処理も、様々なステップを有し得る。

この表面処理に加えて、あるいはその代わりに、前処理はポリマーまたはコポリマーにおけるナノファイバー材料の密閉または被覆も含み、組成物の特殊な特性を達成するおよび／またはナノファイバー材料の化学的および／または物理的特性を変化させる、例えば有機基板におけるナノファイバー材料の溶解性または分散性を改善するため、組成物の安定性が改善される。とりわけ分散性の改善により組成物および／または関連生成物（サーマルグリース等）を受けとる容器のなかでナノファイバー材料が容器の底に沈降するのが防がれ得るため、容器から採取される生成物量にはナノファイバー材料が常に同じ割合で含まれる。

被覆のために使用されるポリマーまたはコポリマーは、それにより任意の溶解性および／または分散性が達成されるような方法で選択される。具体的には、ポリアニリン系のポリマーまたはコポリマーが、被覆には特に適している。

例えば、ポリエチレングリコールは有機基板の基板コンポーネントとして適している。他の化合物も基板コンポーネントとして適している。具体的には、組成物がサーマルグリースとして使用される場合、この組成物はペースト状または粘性の軟度を有する。

例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｖａｃ ＧｍｂＨ（オーストリア、クロースタノイブルク市Ａ‐３４００）によりＥＮＦ‐１００‐ＨＴ、ＨＴＰ‐１５０Ｆ‐ＬＨＴ、ＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＨＴ、およびＨＴＰ‐１１０Ｆ‐ＨＨＴという名称で販売されているこれらのファイバーは、ナノファイバーとして適している。

本発明において使用できるさらなるナノファイバーもＥｌｅｃｔｒｏｖａｃ ＧｍｂＨ（オーストリア、クロースタノイブルク市Ａ‐３４００）により販売されており、次の表１に明記する。
表１

ナノファイバー ナノファイバーの種類
ＡＧＦ：そのままの状態
ＰＳＦ：熱分解により被覆が剥がれたカーボンナノファイバー
ＬＨＴ：〜１０００°Ｃで焼成
ＨＨＴ：〜３０００°Ｃで焼成
ＨＴＥ：ＥＶＡＣと一緒に〜１０００°Ｃで焼成
ＧＦＥ：ＥＶＡＣと一緒に〜３０００°Ｃで焼成および／またはグラファイト化
従って、次の略語は以下の通りである：

架橋または硬化されたプラスチックも、その組成物が固体の軟度または弾性の特性を有するような方法で、有機基板コンポーネントとして使用され得る。

さらに、本発明は請求項６３による複合材料、具体的にはセラミック層およびこのセラミック層上に少なくとも１種類以上の金属めっき層または金属層を含む複合材料に関するものである。この複合材料は、接着剤または結合剤として実装される組成物を用いて作製される。

いわゆるＤＣＢプロセスによる金属‐セラミック基板の形態をとる回路板としての複合材料の作製も既知である。この目的のため、印刷導体、端子等を創成するのに必要とされる金属めっきについて、いわゆる「ＤＣＢ法」（直接銅結合技術）の助けを借り、金属めっきを形成する金属および／または銅の膜または金属および／または銅の板を用いてセラミック（酸化アルミニウムセラミック等）に適用し、金属および反応ガス、好ましくは酸素から作られた化合物で作られる表面側上に層または仕上塗（溶融層）をもつ。

例えば特許文献２および特許文献３に記載されている本方法において、この層またはこの仕上塗（溶融層）は融解温度が金属（銅等）の融解温度より低い共晶材料を形成するため、セラミック上に膜を置き、全層を加熱することにより、特に金属および／または銅を用いて、実質的には溶融層または酸化被膜の領域において層が互いに結合され得る。
独国特許出願公開第３７ ４４ １２０号明細書 独国特許出願公開第２３ １９ ８５４号明細書

次にこのＤＣＢ法では、例えば次の方法ステップがとられる。
酸化銅被膜の結果が均一となるような方法で銅フィルムを酸化する
銅膜をセラミック層上に置く
複合材料を約１０７１°Ｃ等、約１０２５〜１０８３°Ｃの加工温度まで加熱する
室温まで冷却する

いわゆる活性はんだ法（特許文献４、特許文献５）も、金属めっきを形成する金属層または金属膜、具体的には銅層または銅膜と特定のセラミック材料を結合させるための方法として既知である。特に金属‐セラミック基板を作製するのに使用される本法においては、約８００〜１０００°Ｃの温度のときに、活性金属と、主なコンポーネントとして銅、銀、および／または金等も含む硬ろうを用いて、金属膜（銅膜等）とセラミック基板（窒化アルミニウムセラミック等）との間に結合を生じさせる。ハフニウム、スズ、ジルコニウム、ニオブ、およびセリウムの群の少なくとも１種類の元素であるこの活性金属は、例えば化学反応によりはんだとセラミックとの結合を生じさせるが、はんだと金属との間の結合は金属による硬ろう結合である。
独国特許出願公開第２２ １３ １１５号明細書 欧州特許出願公開第Ａ１５３ ６１８号明細書

本発明による複合材料は、好ましくは多層材料であり、より好ましくは電気回路、モジュール等用の回路板として適していて、少なくとも１面の表面側と金属板または銅板および／または金属膜または銅膜により形成される少なくとも１種類の金属めっき上に、複合材料を介して基板に結合される電気的絶縁材を備える板形の担体または基板を含むものである。

本発明による複合材料には、製造が簡便で、なおかつ費用対効果が大きいという利点がある。さらに、金属めっきおよび基板の材料の様々な熱膨張係数は、接着剤または結合剤により形成される層を介して補正される。具体的には、結合層においてナノファイバー材料の少なくとも一部が結合面に対し平行またはほぼ平行に適切に配位されることにより、金属めっきの熱膨張を補正する作用が達成され得る。

一般的に図１の１により確認される、ナノファイバー材料を含んでいて、サーマルグリースとしての使用に特に適している組成物（分散物等）の耐熱度Ｒ_ｔｈを測定するための測定配置は、実質的には銅を含む第１の板３の表面側上に電気ヒーター２と、具体的にはその中に減熱剤を流す冷却器としても実装される、銅を含む第２の板４と、給湿デバイス５とを備え、給湿デバイスを用いて板３に向けて板４を締め付け得る。板３および４にそれぞれ感温体３．１および４．１を設け、具体的には板３の温度Ｔ１および板４の温度Ｔ２を測定する。測定すべき組成物および／または分散物を板３と板４の間に層６として導入する。

耐熱度Ｒ_ｔｈは、以下の通り定義される。Ｒ_ｔｈ（°Ｋ／Ｗ）＝（Ｔ１−Ｔ２）／ヒーターの電力（Ｗ）。そのときの熱伝導率は１／Ｒ_ｔｈである。

１つの実施形態において、炭素系ナノファイバーの前処理は、図２において示される通り、２回のステップで実施される。第１ステップにおいて、ナノファイバーは、３：１の割合の硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）および塩酸（ＨＮＯ_３）等の無機酸を含む混合物内で連続撹拌により処理され、具体的にはナノファイバーの表面上にカルボキシル基を形成する。第２ステップにおいて、ナノファイバーの表面上のカルボキシル基においてヒドロキシル基（ＯＨ基）をそれぞれ塩素原子と置換することにより、塩化チオニル（硫酸塩化物）おいてさらなる処理を実施する。この前処理も、ＴＣ前処理として以下で参照される。この前処理は、連続撹拌により実施される。この前処理の合計処理時間は、例えば１．５時間である。処理時間は、２つの方法ステップの合計時間に関連する。

このように事前処理または表面改質されたナノファイバーは次に、例えば室温、例えば約４０°Ｃの温度のときに、有機基板を形成する組成物と超音波下で混合される。例えば、基板コンポーネントとしてポリエチレングリコールが適している。エチレングリコール、ＮＭＰ、ＴＨＦ、またはＤＭＦ等、他の材料も使用できる。

耐熱度Ｒ_ｔｈの著明な減少は、下で再現された測定結果によっても証明された通り、前処理により達成され得る。

測定時、各例とも同じ条件下で、図１の測定配置を用いて、ＰＥＧ基板および／または分散物にナノファイバーが含まれる様々な試料について検査した。まず、ナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴを使用した。詳細には、測定時に前処理されていないナノファイバーを含む、もしくは上述の方法（ＴＣ前処理）で前処理されたナノファイバーを含む様々な試料について、耐熱度Ｒ_ｔｈ、赤外線透過性、および生成物の安定性に関して検査した。

以下で再現されたすべての測定においては、ヒーター２は電圧６０Ｖおよび電流２．７ Ａを用いて操作された。締め付けユニット５により生じた接触圧は、３バールであった。

試料１は前処理されていないナノファイバーを含み、試料２〜５は上述の方法で前処理されたナノファイバーを含んでいた。ナノファイバーの割合は、それぞれ総量に対して試料１〜３では５重量％、試料４および５では１０重量％であった。いずれの場合も試料１〜５の作製は、超音波洗浄機中で、処理時間３０分、温度４０°Ｃのときに実施した。
表２

各試料および／または組成物を用いて、様々な測定を実施した。耐熱度Ｒ_ｔｈについて、前出の表２に明記した値は、これらの測定時に確認した平均値である。

前出の表２は、この組成物により形成されるサーマルグリースの耐熱度Ｒ_ｔｈの著明な減少と、それゆえの特性の著明な改善（熱伝導率／Ｒ_ｔｈ）が、ＴＣ前処理をされていないこれらのファイバーを含む組成物に対し、ＴＣ前処理されたナノファイバーにより著明に改善されることを示す。

本発明の基礎を成す知見によれば、耐熱度Ｒ_ｔｈの減少および／または熱伝導率１／Ｒ_ｔｈの増加は、ナノファイバーのマトリックスへの組込みの改善および／またはＴＣ前処理および／またはこのようにナノファイバーの表面上に形成されたカルボキシル基またはＣＯＣｌ基により生ずるＰＥＧマトリックスによる分散性の改善が原因であり、このようにカルボキシル基またはＣＯＣｌ基はこの組込みの改善および／または分散性の改善をもたらす結合またはカップリング構造を形成する。この方法で、とりわけナノファイバーを介する熱輸送も縦伸びに対し横方向に改善されることは、特にサーマルグリースにおいて非常に重要であり、薄層として典型的に適用される。それはこのような薄層では、ナノファイバーは好ましくは縦伸びが、熱輸送が生ずる軸方向に横軸方向に向くよう配位される。

図３は、ＰＥＧマトリックスにおいて、さらに総量に対して５重量％の割合でナノファイバーＥＮＦ‐１００ＨＴを含んだ試料の赤外線透過性を示す。曲線Ａは表面処理および前処理がなされなかったナノファイバーの曲線であり、曲線Ｂは、上述のＴＣ前処理がなされたナノファイバーを有する組成物の曲線を示す。２本の曲線ＡおよびＢの曲線によっても、とりわけこの組成物の熱的挙動の調整、具体的には前処理による耐熱度Ｒ_ｔｈの著明な減少が達成され得ることが確認される。

上では、使用したナノファイバーが識別名ＥＮＦ‐１００‐ＨＴとして入手し得るものと仮定した。図４〜図６のグラフが示す通り、赤外線透過性抵抗性の著明な減少および／または赤外線透過性の著明な増加および耐熱度Ｒ_ｔｈの著明な減少も、未処理のナノファイバーの使用と比較してＴＣ処理による他のナノファイバーに生ずる。

上述の表面処理および／または改質の前に、ナノファイバーまたはナノファイバー材料を２０００°Ｃ以上、好ましくは２０００°Ｃを超える温度で熱処理し、ナノファイバー材料作製時に使用した触媒を除去または気化させ、とりわけグラファイトファイバーを配位させた。この方法でのみ、前述の表面処理または改質、具体的にはカルボキシル化またはカルボキシル基の形成が可能になる。さらに、グラファイト化は熱処理により改善され得る。

さらに図４〜図６は、曲線Ａにおいては前処理されていないナノファイバーの波長の関数としての赤外線透過性抵抗性曲線を、曲線Ｂにおいては前処理されたナノファイバー、具体的にはＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＨＴ（図４）、ＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＨＴ（図５）、およびＨＴＰ‐１１０ＦＨＨ（図６）など、前処理に必要な時間が異なる様々なナノファイバーの曲線を示す。
表３

様々なナノファイバーについて、前処理されていない形態または前処理された形態のナノファイバーを同じ割合で含んだ様々な試料の耐熱度を次の表４でさらに要約する。
表４

上述の実施形態にもかかわらず、トルエンあるいはメチルベンゼン中でヨウ素を用いて、例えば処理時間１４日間で撹拌し、ナノファイバー材料を再処理する可能性もある。この方法でヨウ素（Ｉ_２ドーピング）により前処理および／またはドーピングされたナノファイバー材料はさらに、耐熱度Ｒ_ｔｈが非常に低いサーマルグリースとしての使用に特に適切な組成物において、適切な有機マトリックス材料、例えばＰＥＧにより分散する。

例えばＰＥＧマトリックスにおいてトルエン中でヨウ素により前処理された５重量％のナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴを含む組成物に関する測定により、ＰＥＧマトリックスにおいて前処理されていないナノファイバーを同じ割合で含む対応する組成物に対し、耐熱度Ｒ_ｔｈは約６０％減少した。

対応する対照測定値を次の表５において要約する。この表は、ＰＥＧマトリックスにおいて（組成物の総量に対し）５重量％のナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴを含む組成物に関連するものであり、ここで組成物は、超音波洗浄機中で処理時間３０分、温度４０°Ｃのときに処理および／または混合された。

表５

前述の前処理法は、どちらも比較すると利益もあるが、不利益もある。このように、ＴＣ前処理により反応が比較的急速であるため、処理時間が短くて済むという利点が得られる。しかし、前処理に使用される材料は強力なため、腐食および損傷の危険がある。

ヨウ素前処理により、具体的には耐熱度Ｒ_ｔｈの減少が著明に改善され、使用者にとっても使いやすい。しかし、この方法には、ＴＣ前処理と比較して反応時間または処理時間が著明に延長されるという不利益がある。

さらに、本発明は前処理時に少なくとも１つの組成物および／またはポリマーまたはコポリマーを用いてナノファイバー材料を被覆し、組成物にとって特殊な物理的および／または化学的特性を達成する。

例えば、ポリアニリンに基づく被覆は、被覆として適している。被覆は、例えば図７に対応する非常に様々な方法で実装され得るものであり、その場合、表面処理（ＴＣ前処理を使用して）されたナノファイバーをＥＤ（エメラルディン塩）と混合し、次に重合触媒として塩酸および過硫酸アンモニウムを用いる重合により、ナノファイバー上に直接被覆が創生される。

この手順の基本的な利益は、とりわけ精製、費用対効果が高い、処理時間を短縮できる可能性である。実験によれば、被覆したにも関わらず、ＴＣ前処理により達成されたナノファイバーの耐熱度Ｒ_ｔｈ減少は保たれる。

次の表６において、耐熱度Ｒ_ｔｈ（°Ｋ／Ｗｔ）は様々な試料、つまりＰＥＧマトリックスにおいてそれぞれ総量に対し５重量％のナノファイバーを含む試料１〜３について明記しており、全試料においてナノファイバーは超音波洗浄機中で、３０分間、温度４０°ＣのときにＰＥＧ（ポリエチレングリコール）と混合され、分散物が作製された。試料４においては、ナノファイバーの割合は１０重量％であった。

さらに、図７に示される通り、試料１は前処理されていないナノファイバーを有する組成物または分散物に関連し、試料２は被覆されたナノファイバーを有する分散物に関連するが、ＴＣ前処理はされていない。試料３および４は、図２による前処理（ＴＣ前処理）がなされ、続いて図７に従って被覆されたナノファイバーを有する組成物に関連する。
表６

前出の表６は、ＴＣ前処理により達成されたナノファイバーの耐熱度Ｒ_ｔｈ減少はポリアニリン系ポリマーを用いる被覆により保たれるばかりでなく、むしろこの被覆により増加もする。しかし、この形態に密閉されたナノファイバーはＰＥＧマトリックスにおいて不溶性または不適切な可溶性を示すため、この方法で密閉または被覆されたナノファイバーを用いての安定した生成物は可能性が低い。

表面処理はされているが、ポリアニリンを用いては被覆されていないナノファイバーを有する生成物の色が黒であることに対し、図７に従って被覆されたナノファイバーを含む組成物の色は濃緑色である。ナノファイバー材料を被覆または密閉するのに他のポリマーまたはコポリマーが使用される場合、基本的には他の色も考えられるが、耐熱度Ｒ_ｔｈの任意の減少は損なわれる。

図８により、ポリアニリンを用いてナノファイバー材料を密閉または被覆することも、ＥＢ（エメラルディン塩基）およびＮＨ_４ＯＨ（塩化アンモン石）により実施され得るおよび／または混合され得る。

実験によれば、このようにＥＢを用いて密閉されるナノファイバーは、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ＮＭＰ、ＴＨＦ、およびＤＭＦ等、様々な溶媒および／または分散剤中で優れた溶解性を示し、青色の安定した分散物および／または安定した生成物が生ずる。しかし、実験は、特に任意の低耐熱度Ｒ_ｔｈを求めて前処理（ＴＣ前処理）されたナノファイバーを使用しても耐熱度Ｒ_ｔｈの減少は生じないため、組成物中のナノファイバーまたはナノファイバー材料の割合を増やさなければならないことも示した。

次の表７において、測定された耐熱度Ｒ_ｔｈ（１°Ｋ／Ｗ）は４つの試料１〜４、つまりＰＥＧマトリックスにおいてそれぞれ５重量％のナノファイバーを含む試料１〜３および１０重量％のナノファイバーを含む試料４についてさらに明記する。いずれの試料も、超音波洗浄機中で、３０分以上、温度４０°Ｃのときにナノファイバーの混合により作製され、試料１では前処理されていないナノファイバーを使用し、試料２では前処理されていないが、図８によるポリアニリンを用いて被覆されたナノファイバーを使用し、試料３および４では図８によるポリアニリンを用いて前処理（ＴＣ前処理）および被覆されたナノファイバーを使用した。
表７

前出の表７より、前処理されたナノファイバーおよび図８の式によるポリアニリンを用いて被覆されたナノファイバーにおいてのみ、ナノファイバーが５重量％を著明に上回る割合のときに耐熱度の著明な減少が生じることが考え得る。

図９は、この図の７により一般的に識別されるナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴの一部分と、その作製時に使用されるコイル状の触媒８とを図示する。示される通り、ナノファイバー７は中空として実装されおよび／またはその中に管状構造７．１を有し、外面上に鱗状構造７．２を有するため、ナノファイバーの外面全体または外面のほぼ全体がさらなるコンポーネントを結合および／または合体させ得る。

図１０は、この図の９により一般的に識別されるナノファイバーＨＴＦ‐１１０の一部分と、これを作製するために使用される鉄触媒とを図示する。

ナノファイバー９は竹の茎に似た構造を有しており、ファイバーの外面上に互いを縦方向に分け隔てる節または肥厚した場所９．１と、ファイバーの内部にそれ自体閉鎖していて、縦方向に連続している空洞９．２を有する。節９．１によってのみ、さらなるコンポーネントをカップリングおよび／または合体させ得る。

１つの方法は図２と一緒にすでに記述されており、そこではナノファイバーと、特にナノファイバー７をまず無機酸を用いて、続いて塩化チオニルを用いて処理し、少なくともナノファイバーの外面上にカルボキシル基が形成され、その場合、塩化チオニル処理によりＯＨ基が塩素原子と置換されるおよび／またはハロゲン化水素結合が形成される。

図１１は、図２の例の通り、このＴＣ処理後にナノファイバーはＰＥＧマトリックスに導入されていないおよび／またはこのマトリックス材料と混合されていないが、最初に適切な溶媒により希釈したポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を用いるさらなる方法ステップで処理し、数日かけて連続撹拌する方法の改良策を示す。例えば、このように前処理されたナノファイバーのみが、さらに超音波洗浄機中で、処理時間３０分、温度４０°Ｃを用いて、マトリックス中のナノファイバーの割合が約５重量％となるような方法でＰＥＧマトリックスに導入されるおよび／またはこのマトリックスと混合される。

様々な組成物または試料の耐熱度Ｒｔｈは、ＰＥＧ基板においてナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴを組成物の総量に対し５重量％の割合でそれぞれ含んでおり、次の表８に明記する。
表８

試料Ａは、ＰＥＧマトリックスに未処理のナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴを含む。試料ＢはＴＣ前処理されたナノファイバー材料を含むがさらなる前処理はなく、試料Ｃは図１１と一緒に上述の方法に従って前処理されたナノファイバー材料を含んでいる。耐熱度Ｒ_ｔｈの測定は、図１の装置を用いて、具体的には電気ヒーター２の加熱電圧６０ Ｖおよび電流２．７ Ａを用いて、板３と板４との間の層６により生じる接触圧３バールを用いてさらに実施した。

しかし、図２、具体的には図１１による前処理による熱伝導率の改善は、主に縦方向の熱伝導率が最適であるナノチューブおよび／またはナノファイバーによるものであるが、未処理のナノチューブおよび／またはナノファイバーにおいては横方向に熱伝導率が大幅に減少する、具体的には横方向に接触するナノファイバーおよび／ナノチューブとの間に高い熱伝達抵抗が存在することも考えられる。ナノファイバー材料は前処理により最適にマトリックスに組み込まれるため、近接するナノファイバーまたはナノチューブ間での熱伝導率および／または熱伝導も、横方向では著明に減少する。

図１２は、様々な組成物Ａ〜Ｄに関する温度の関数としての質量分解のＴＧＡ図。この図において次の組成物は曲線Ａ〜Ｄに割当てられており、ナノファイバー材料の割合はやはり５重量％である。
曲線Ａ：図２の前処理によるナノファイバー材料等、ＴＣ前処理されたナノファイバー材料ＥＮＦ‐１００‐ＨＴ
曲線Ｂ：ＰＥＧマトリックスにおいて図１１の方法により前処理されたナノファイバー材料ＥＮＦ‐１００‐ＨＴ
曲線Ｃ：ＰＥＧマトリックスにおいて図２の方法により前処理されたナノファイバー材料ＥＮＦ‐１００‐ＨＴ
曲線Ｄ：エチレングリコールマトリックスにおけるナノファイバー材料ＥＮＦ‐１００‐ＨＴ
曲線Ｅ：前処理されておらず、マトリックス外のナノファイバー材料ＥＮＦ‐１００‐ＨＴ

曲線Ａは、カルボキシル化および／またはＴＣ前処理されたナノファイバー材料は、耐熱性または耐火性が極めて高いという結果を示すことから特に重要である。これは、具体的には無機酸を用いる前処理により除去および洗い流された触媒残留物、例えばナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴにおけるニッケル残留物と、具体的にはナノファイバー表面上に前処理により形成するハロゲン結合および／または難燃効果を有するハロゲン塩素が原因であることは明らかである。同様の効果は、ホウ素またはヨウ素を用いたナノファイバー材料の処理により達成され得る。全体として組成物の耐熱度および／または温度抵抗性または耐火性の改善も、ハロゲン塩素、ホウ素、およびヨウ素により達成され得る。

さらに、一般的にグラファイトの温度抵抗性または耐火性の改善は、図２の処理あるいはヨウ素またはホウ素による処理、もしくは曲線Ａに相当する処理より達成され得る。

このように、カルボキシル処理またはグラファイトのホウ素またはヨウ素を用いる処理は、このような方法で耐火性および／または耐熱性または難燃性や、例えば一般的にグラファイトから作製される電子整流子モーターのブラシの耐用期間および／または焼失抵抗性等に関して、グラファイトで作られる非常に多様な生成物を改善する可能性に扉を開く。

図１３は、さらに様々な組成物Ｆ〜Ｊに関する温度の関数としての質量分解のＴＧＡ図。この図において次の組成物が曲線に割当てられており、初期状態のＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＴがナノファイバー材料として使用されている。
曲線Ｆ：未処理のナノファイバー材料
曲線Ｇ：カルボキシル化されたナノファイバー材料
曲線Ｈ：エチレングリコールを用いて処理されたナノファイバー材料
曲線Ｉ：ＰＥＧを用いて処理されたナノファイバー材料
曲線Ｊ：ＰＥＧモノラウリン酸を用いて処理されたナノファイバー材料

最高温度による測定のときに試料Ｈの重量減少が最少であることは、図１３の図から明らかである。

測定値については、以下の通り要約し得る。
表９

さらに、様々な溶媒、具体的にはクロロホルム、アセトン、ＴＨＦ、および希釈水において、試料Ｈ、Ｉ、およびＪの溶解性を測定した。溶解性については、次の表で要約する。
表１０

溶解性を測定するのに使用される分散物は、３０°Ｃのときに３０分以上の超音波処理により作製した。

図１２で示された測定値は、以下の通り要約され得る。



表１１

ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）のＴ_ｍａｘはナノファイバー材料の分解温度の最高値であり、試薬のＴ_ｍａｘは処理培地の最高分解温度である。

クロロホルム、アセトン、ＴＨＦ、および希釈水における様々な試料の溶解性については、次の表１２で要約する。
表１２

相当する分散物は、３０°Ｃのときに３０分以上の超音波処理により作製した。

図１４および図１５は、各例における様々な試料の赤外スペクトルを示す。
曲線Ａ：カルボキシル化および／またはＴＣ前処理されたナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴ
曲線Ｂ：エチレングリコールを用いて前処理されたナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴ
曲線Ｃ：ＰＥＧモノラウリン酸を用いて前処理されたナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴ
曲線Ｄ：ＰＥＧを用いて前処理されたナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴ
曲線Ｅ：カルボキシル化および／またはＴＣ前処理されたナノファイバーＨＴＰ１１０ＦＦ‐ＬＨＴ
曲線Ｆ：ＰＥＧを用いて前処理されたナノファイバーＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＨＴ
曲線Ｇ：エチレングリコールを用いて前処理されたナノファイバーＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＨＴ
曲線Ｈ：ＰＥＧモノラウリン酸を用いて前処理されたナノファイバーＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＨＴ

図１６は、それぞれＰＥＧマトリックスにおいてナノファイバー材料を含む２種類の組成物の耐熱度Ｒ_ｔｈの時系列変化を示す。曲線Ａは、未処理の形態のナノファイバー材料ＨＴＰ‐１１０‐ＬＨＴを含む組成物に関する曲線である。図１５の曲線Ｂは、ＰＥＧマトリックスにおける図１１に従って前処理されたナノファイバー材料、具体的にはナノファイバーＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＨＴを有するナノファイバー材料を含む組成物の耐熱度Ｒ_ｔｈの時系列変化を示す。

適切な色素および／または小分子の添加によって組成物の色が変化し得るだけではなく、むしろ、とりわけ熱伝導率および／または耐熱度Ｒ_ｔｈの減少の改善も達成され得る。

本発明による組成物への使用に適しているタイプの色素の化学式は、図１７においてペリレンの形態で示されている。この色素を添加することにより、組成物はやや赤味を帯びる。

様々な検体または試料について、組成物および耐熱度Ｒ_ｔｈの測定値は次の表１３に明記する。ＰＥＧマトリックスにおいてナノファイバー材料ＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＨＡＴを使用した。特定の試料について、超音波洗浄機中で、４０°Ｃのときに３５分間混合することにより作製した。請求項１３に明記した数値は、それぞれ３回の測定の平均値である。測定は、さらに図１の装置を用いて、具体的には加熱電圧６０ Ｖ、ヒーター電流２．７ Ａ、接触圧３バールを用いて実施した。
表１３

ペリレンの割合が０．５〜２．５重量％のときに、組成物の熱伝導率が悪化するが、まだ許容範囲内である。しかし、ペリレンの割合が１重量％のときに、熱伝導率の改善も達成される。

本発明の特別の、特に有利な実施形態により、ナノファイバー材料のナノチューブまたはナノファイバーは、表面接着剤として使用されるポリマーによりコーティングされ、次にナノファイバー材料は強磁性共鳴材料で作られるナノ粒子を用いて、例えばγ‐Ｆｅ_２Ｏ_３で作られるナノ粒子を用いてコーティングされる。例えば、ポリアニリンは接着剤の基剤として適している。ナノファイバー材料は、未処理である、あるいは例えば図２または図１１に相当する前処理等を受けた。図１８は、位置Ａにおいて、例えば強磁性共鳴材料γ‐Ｆｅ_２Ｏ_３を用いるナノファイバーＥＮＦ１００‐ＨＴのナノファイバー７等のナノファイバーのコーティングを示す。

図１８の位置Ｂは、当初任意のコースおよび／または当初任意の形状および造形を有する、例えばナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴに典型的なコイル状の造形を有するこのような強磁性共鳴ナノファイバー１１が、外部磁界（矢印Ｈ）により磁線に沿ってどのように配位されるかを示す。

この方法では、多種多様な適用分野の可能性が広がる。したがって、例えば、強磁性共鳴的にコーティングされたナノファイバー１１またはこの種類のナノチューブを用いて、適切なマトリックス材料を用いてサーマルグリースを作製することは可能であり、これは隣接する２つの熱伝導面間、例えば冷却された面と冷却用放熱器の面との間の遷移領域または結合領域において、典型的な方法で適用する場合にもたらされる。２面を適用後、もしくは場合によっては結合または接続後、サーマルグリースおよび／または組成物においてナノファイバーが配位され、熱移動の方向に縦伸びを有するような方法で外部磁界により配位されるため、最適な熱伝導率１／Ｒ_ｔｈが達成される。外部磁界において配位された、強磁性共鳴的にコーティングされたナノファイバーは、次にマトリックスの硬化または重合化によりこの配位で固定される。

マトリックスに使用される材料は、例えばそれが硬化または重合化された状態で硬いまたはゴム弾性であるような方法で選択されるため、ゴム弾性の場合、熱伝達のために提供される領域間で、熱的に面間隔および／または長さの変化および／または相対的および／または均一な挙動が可能である。例えば、環境温度で硬化するプラスチック、具体的には弾性プラスチック、様々なコンポーネントで作られるプラスチック、熱や紫外線の効果により硬化するプラスチック等もマトリックスとして適切である。

材料もこれらのファイバーを外部磁界に配位することにより、規定または好適な軸方向の熱伝導率が高く、場合によっては配位されたナノファイバーを介して電気伝導率も高いと考えられる強磁性共鳴的にコーティングされたナノファイバー１１を用いて作製され得るものであり、その強磁性共鳴的にコーティングされたナノファイバー１１は、相当するマトリックスを硬化させることにより、あるいは同様に高粘度のマトリックス材料を硬化させることにより、外部磁界によって配位された状態で凍結および／または固定され得る。このように、例えば、ゴム弾性の特性を有する板の作製もこの方法で可能であり、次に熱流路において互いに隣接する２面間の遷移または端子材料としてサーマルグリースの代わりに、またはこれに追加して提供される。

強磁性共鳴的にコーティングされたナノファイバーを液状または粘性のマトリックスに位置付けることにより、１つ以上の外部磁界を、例えば電気伝導率および／または熱伝導率等をコントロールするモジュールを適用または変更することにより、熱伝導率もコントロールされ得る。

γ‐Ｆｅ_２Ｏ_３によるナノファイバー材料のコーティングを実施し得る使用法を図１９に示す。

図２０は、磁界の強さＨの関数としての磁化Ｍの磁化図を示し、磁化Ｍは特定の磁化プログラムとして明記する。さらに、磁化Ｍは、Ｆｅ_２Ｏ_３の割合（重量％）の関数である。ＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＴは、各曲線Ａ、Ｂ、およびＣにおいてナノファイバー材料として使用されており、様々な割合（重量％）でＦｅ_２Ｏ_３を有する。曲線Ｄは、Ｆｅ_２Ｏ_３をもたないナノファイバー材料（初期状態のＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＨＴ）に関する。コバルト等、他の強磁性共鳴材料もナノファイバー材料をコーティングするのに適している。

図２１は、酸化鉄によりコーティングされたナノファイバー材料の磁化曲線（曲線Ｂ）とコバルトを有するナノファイバー材料の磁化曲線（曲線Ａ）との比較をさらに示す。このナノファイバー材料も、初期状態のＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＨＴである。

磁性特性が突出しているため、強磁性共鳴的にコーティングされたナノファイバー材料は、例えば極めて多様な応用例用の記憶媒体（極めて多様な種類のデータの保存用等、電気的および電子的デバイス等）、医学分野（特に診断的適用例等）など、さらなる適用分野やすでに上で引用した適用分野に適している。

低重量で高磁化が可能になる強磁性共鳴材料を用いてコーティングされたナノファイバー材料は、コーティングされていないナノファイバー材料と比較して元の状態での熱伝導率は低いが、強磁性共鳴ナノファイバーを磁界で配位させることにより極めて著明に増加され得るため、伝導率は強磁性共鳴的にコーティングされていないナノファイバー材料の伝導率をかなり上回る。

図２２において、２１は、例えば電気回路またはモジュール用の回路板として適する多層材料である。この多層材料は板形の担体または基板２２を含んでおり、この実施形態においては全体としてセラミック等（酸化アルミニウムセラミック、窒化アルミニウムセラミック、窒化ケイ素等）の電気的絶縁材から製造される。プラスチック（エポキシ系等）等、他の材料も基板２２として考えられる。

金属性の薄板または薄膜、例えば銅板または銅膜により形成される金属めっき２３は、基板２２の表面側上に平らに提供される。この金属めっき２３は、接着剤または結合剤により形成される接着層または結合層２４を介して基板２２に平らに結合される。例示した実施形態において、基板２２は両表面側上に金属めっき２３を備える。このように組成物または多層材料２１は、基板２２の中心面に対し、少なくとも個々の層の種類および配列に関して対称である。しかし、基本的には、金属めっき２３を基板２２の１つの表面側上のみに提供することも可能である。印刷導体、接触域等、少なくとも基板２２の片側上の金属めっき２３を作製するために、次に典型的な既知のエッチング技術およびマスキング技術を用いて適切に構造化される。

図２３に示される通り、基板２２それ自体は、具体的には金属めっき２３が結合層２４を介して隣接する場合、例えばアルミニウムで作られる金属担体層２２．１と板形の基板２２の表面側上の絶縁層２２．２とを含む多層として実装することもさらに可能である。

多層生成物２１の特殊な特性とは、結合層２４が本発明による組成物により形成され、その場合にマトリックスが接着剤、例えばエポキシ樹脂マトリックスとして適切であるマトリックスコンポーネントにより形成され、前処理されたナノファイバー材料がこのマトリックスに含まれるため、結合層２４では耐熱度Ｒ_ｔｈが極めて低いおよび／または逆に熱伝導率１／Ｒ_ｔｈが高くなることである。以下でより詳細に説明する通り、酸化アルミニウムセラミックで作られる基板２２を有する多層材料２１は、このように全体として上と下の金属めっき２３間の熱伝導率および／または耐熱度については、ＤＶＢ法を用いて金属めっきをセラミック基板に適用している多層材料とほぼ同等である。マトリックスは接着剤または結合剤の総量に対して約５〜３０重量％のナノファイバー材料を含む。

好適な実施形態において、識別名「Ｐｙｒｏｇｒａｆ ＩＩＩ」として市販されているカーボンナノファイバーはナノファイバー材料として使用されている。このナノファイバーは３０００°Ｃで焼成後、場合によっては前処理の前にマトリックスに混合される。ポリエステル等、エポキシ系のマトリックスはマトリックスとして使用される。マトリックス材料においてナノファイバー材料を最適に組み込むには、とりわけ溶媒が使用される。トリエチレングリコールモノブチルエーテルは、特にこの目的に適切である。

図２４および図２５は、結合層２４により生ずる耐熱度を測定するための配置を再度略図にて示す。この配置は、上部熱板２５と、熱板に隣接し、熱伝達のためにそこに最適に結合した測定板２６と、下部測定板２７とを備える。感温体２６．１および２７．１は、それぞれ測定板２６および２７に設けられ、これらの感温体を利用して板の温度が測定値として正確に検出され、測定または解析エレクトロニクスへと中継され得る。熱板２５は電気的に、例えば加熱電圧６０Ｖおよび一定の加熱電流（２．７Ａ等）を用いて操作されるため、測定時には熱板２５により正確に規定された、一定量の熱が生ずる。

特定の素材板２８が、２枚の測定板２６と２７との間に位置付けられており、硬化した結合層２４を介して互いに結合する２枚の銅板２９および３０を備える。素材板２８と測定板２６および２７との間で、可能な限りロスが少ない熱伝達を達成するには、典型的な、特にその特性に関しても既知のサーマルグリースで作られる層３１または３２を、測定板２６および２７と、それぞれ隣接する板２９および３０との間に設ける。

耐熱度Ｒ_ｔｈは、以下の通り定義される。Ｒ_ｔｈ（°Ｋ／Ｗ）＝（Ｔ１−Ｔ２）／ヒーター５の電力（Ｗ）。そのときの熱伝導率は１／Ｒ_ｔｈである。

図２６は、様々な試料を測定しているときに確認された耐熱度Ｒ_ｔｈ（°Ｋ／Ｗ）のグラフを示す。具体的には以下の通りである。
位置Ａ：板２９および３０の一方がもう一方の上に置かれ、結合層２４によって結合されてはいない。
位置Ｂ〜Ｅ：板２９と３０は結合層２４を介して互いに結合される。
ただし、
位置Ｂ：さらなる温度処理なし
位置Ｃ：試料２８について、１２０°Ｃの温度で２．８日間処理
位置Ｄ：試料２８について、１２０°Ｃの温度で６日間処理
位置Ｅ：試料２８について、１６０°Ｃで１日の処理

図２６は、結合層２４の熱伝導率が、明らかにこの層のさらなる硬化によって、熱作用の長期化とともに改善することを示す。測定によれば、特定の試料２８について測定された耐熱度Ｒ_ｔｈは、初期、例えば各測定の初期段階に若干減少するだけであり、測定システムの慣性が原因であるのは明らかであるが、その後この初期段階を過ぎてからは一定を保つことがさらに示された。

図２７は、銅‐セラミック多層材料の耐熱度の比較を示す。この測定では、２枚の銅板２９および３０を有する試料２８の代わりに、そこで下の銅板３０をサイズが等しいセラミック板またはセラミック基板と取り替えられる場合に試料を使用した。図２４において、銅で作られる上の板２９がセラミック（酸化アルミニウムセラミック）で作られる下の板３０に押し付けられるが、結合していない場合の試料の耐熱度Ｒ_ｔｈ（°Ｋ／Ｗｔ）は、位置Ａに示される。位置ＢおよびＤは、銅製の上の板２９が、結合層２４を介してセラミック製の下の板３０と結合する場合の測定に関するものであり、具体的には位置Ｂでは試料２８を１５０°Ｃの温度で３日間処理し、位置Ｄ〜Ｅでは試料２８についてさらなる処理は行わない。

位置Ｃは、ＤＣＢ基板の耐熱度の比較を示す。位置Ｅは図２１の測定デバイスを用いて測定した耐熱度であり（試料２８等は用いないときの結果）、層３１および３２を介して互いに直接押し付け合う板２６および２７を測定する。

すべての測定において、サイズが等しい板２９および３０を使用したことは明らかである。

結合層２４の熱伝導率も、使用されるナノファイバー材料のナノファイバーの長さ等が最適に選択される場合、これらのファイバーまたは少なくともこれらのファイバーの大部分の長さが１〜１００ μm、好ましくは１０ μmである場合、著明に増加され得る。この長さは、セラミック基板および／または銅膜に典型的に存在する表面のむらに相当するため、これらの長さのナノファイバーを用いて可能な限り最適にこれらのむらが穴埋めされ得る。

ナノファイバー材料を上述の方法で前処理し、この前処理によって結合剤を形成するマトリックスに最適に組み込む。

結合層２４の熱伝導率のさらなる改善と、このような多層材料２１の熱特性の改善は、ナノファイバーまたはナノチューブの大部分が熱流の方向に配位される場合、例えばナノファイバーまたはナノチューブが上述の方法で強磁性共鳴として実装されてからマトリックス等に導入され、強磁性共鳴材料で作られるナノ粒子を用いてコーティングされる場合に達成される。多層材料２１を作製するときに、次にこれらのナノファイバーおよび／またはナノチューブを配位し、基板２２の表面側および結合層２４に隣接する金属めっき２３に対し垂直にまたは少なくともほぼ垂直に縦伸びを有するような方法で外部磁界（矢印Ｈ）によってナノファイバーおよび／または最適な配位を実施する。結合層２４を硬化させてから、ナノファイバーおよび／またはナノチューブをこの配位で固定する。

多層材料２１の熱特性のさらなる改善は、結合層２４の硬化後の圧縮、例えばヒッピング（ＨＩＰ法）または真空内処理により達成されるため、場合によっては特定の結合層２４に存在する気泡や穴を閉じ得る。

組成物または結合剤は、多層材料や基板を作製する場合だけでなく、一般的には２つのコンポーネント間に同時に起こる最適な熱伝達による接着層が必要とされるすべての適用分野に使用され得る。

結合剤も炭素系ナノファイバー材料であることから導電性を有しているため、例えば接着による電気的接続が任意または必要な場合、例えば回路板へコンポーネント等を備えるとき等は必ず、導電性接着剤等として最適に使用され得る。

図２８は、表面上で処理された図２に相当するナノファイバーから開始し、溶媒としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）およびトリエチルアミン（ＴＥＡ）用いて、ナノファイバー材料を処理するための方法をさらに示す。安定性の高い分散物、例えば次の表１４に明記した分散物は、この方法で安定した溶媒を用いて処理されたナノファイバー材料から作製され得る。
表１４

本発明の極めて重要な態様は、銀または銀粒子（特にナノ粒子も）を用いるナノファイバー材料のコーティングを含む。ナノファイバー材料を作製するのに使用される触媒が気化する温度、例えば１０００°Ｃ〜１５００°Ｃを大幅に上回る温度、好ましくは２５００°Ｃ〜３０００°Ｃの範囲の温度、すなわちこの範囲の上限により近い温度でのナノファイバー材料の予備熱処理が、この方法には必要である。

ナノファイバー材料等、炭素で作られる個々のナノファイバーまたはナノチューブの銀によるコーティングは、例えば化学的方法で実施される。このタイプの方法、例えば還元による銀の析出は、図２９に示される。ナノファイバー材料上での特に効果的な銀の析出は、この材料が以前に化学的表面処理されていたときにも達成される。図３０は、相当する方法を示す。例えば、初期状態のナノファイバーＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＨＴは、ナノファイバーとしてさらに使用される。化学的処理されたナノファイバー材料の赤外スペクトル（曲線７）と未処理のナノファイバー材料（初期状態のＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＨＴ）の赤外スペクトルとの比較は、図３１に示される。

次の表１５は、水中銀と起泡剤を用いてコーティングされたナノファイバー材料の分散物に関する。
表１５

銀処理に先立つ予備熱処理は、好ましくは複数のステップで、まず第１の精製ステップにおいて、とりわけ１０００〜１５００°Ｃの範囲の温度で発生し、炭化水素から、特にとりわけナノファイバー作製法から生ずる重合化水素（炭化水素）からナノファイバー材料が精製される。

第２の方法ステップにおいて、次にナノファイバー材料を作製するときに使用される触媒が、具体的には約３０００°Ｃでの処理および／または加熱により精製される。少なくともナノファイバー材料の一部のグラファイト化も、この方法ステップで生ずる。

その後、ナノファイバー材料の化学的前処理が続き、ナノファイバー材料の表面上に化合物、例えばカルボキシル基を形成し、（その化合物が）銀への親和性を増大させるため、銀ナノ粒子として銀をナノファイバーおよび／またはナノチューブの表面上で特に効果的に化学的に析出することは可能である。

銀を用いてコーティングされたナノファイバー材料は極めて多様な適用分野、特に導電性サーマルグリースまたは導電性接着剤にも適しており、とりわけこれまでこのタイプのサーマルグリースや導電性接着剤では銀の割合が高いことが求められていたのが、銀コーティングナノファイバー材料によって銀を減少させ得るため、このような生成物の重量も減少させ得るという利点がある。

銀によりコーティングされていないナノファイバー材料ＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＴの熱伝導率および電気伝導率に対して、様々な組成物、具体的にはその熱伝導率および電気伝導率を次の表１６に記載する。
表１６

各試料は、ナノファイバー材料０．２ ｇと、ＰＥＧ_{（４００）}１．７ ｇとを含んでいた。

先立つ表１６において熱伝導率はＷ／ｍ°Ｋとして、また、電気伝導率はＳ／ｃｍとして規定される。

銀によるコーティングと同様に、本発明は個々のナノファイバーおよび／またはナノチューブ等、ナノファイバー材料もポリアニリン等のポリマー材料により被覆する。この形態で処理されたナノファイバー材料も、多種多様な適用分野、例えば電気絶縁サーマルグリースや、熱を伝えるが電気絶縁されている接着剤における適用分野に適している。これらの生成物の大きな利点は、とりわけ例えば回路板上に高濃度のコンポーネントを有する電気回路を製造する時に、例えば電気絶縁サーマルグリースを用いてコンポーネントの最適な冷却が可能であるが、製造時にランダムに周囲回路と接触するサーマルグリースが、例えばその場所にショートまたは他の障害を引き起こすことがない点である。

表１６から明らかなように、最適な熱伝導率および最適な電気伝導率は、ナノファイバー材料の割合に対する銀の割合を適切に選択することによって達成され得る。

様々な試料の熱伝導率および電気伝導率は、次の表１７においてナノファイバーとポリマー（ポリアニリン）間の比率の関数として示される。
表１７

先立つ表１７において熱伝導率はＷ／ｍ°Ｋとして、また、電気伝導率はＳ／ｃｍとしてさらに規定される。

これらの試料は、それぞれＰＥＧ_{（４００）}５．５ ｇに対しナノファイバー材料（初期状態のＥＮＦ‐１００‐ＨＴ）１ｇを含んでいたが、ナノファイバー材料の被覆は様々であった。つまり、
試料１：ＰＥＧ_{（４００）}におけるナノファイバー材料（１５重量％）
試料２〜４：エメラルディン塩の形態でポリアニリンを有するナノファイバー材料
試料５：エメラルディン塩基の形態でポリアニリンを有するナノファイバー材料

表１７は、例えば試料５において、ポリマー（ポリアニリン）と、ナノファイバー材料と、明記された方法で前処理されたナノファイバーの割合が特定の比率のときに、熱伝導率と、最高と考えられるその電気絶縁性に関して最適化され得る。

本発明については、典型的な実施形態に基づいて上述された。多くの修正および変更が可能であるため、本発明に基づく発明的考えを残さないことは明らかである。

本発明は、以下において、典型的な実施形態、実験結果、および図の参照に基づいて、より詳細に説明される。

ナノファイバーおよび／またはナノチューブを含む組成物（またはサーマルグリースの形態においても）等、ナノファイバー材料の耐熱度Ｒ_ｔｈを測定するための測定配置の組立略図。 ナノファイバーを表面処理後に有機基板コンポーネント、すなわちポリエチレングリコール（ＰＥＧ）と混合する方法の説明図。 特にナノファイバーＥＮＦ‐１００ＨＴの例について、ナノファイバーの形態で表面処理されたナノファイバー材料を用いて、その組成物について未処理のナノファイバー材料使用時と比較した場合の、波長の関数としての赤外線または熱の伝達。 図３と同様の説明であるが、ナノファイバーＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＨＨＴ、ＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＨＴ、またはＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＴを使用している。 図３と同様の説明であるが、ナノファイバーＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＨＨＴ、ＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＨＴ、またはＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＴを使用している。 図３と同様の説明であるが、ナノファイバーＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＨＨＴ、ＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＨＴ、またはＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＴを使用している。 ポリアニン系の被覆をナノファイバー材料に適用する方法。 本発明のさらに考え得る実施形態に関する図７と同様の説明図である。 識別名ＥＮＦ１００として入手可能な、触媒としてニッケルを用いて作製されるナノファイバーの一部分の略図。 図９と同様の説明であり、識別名ＨＴＦ１１０として入手可能な、触媒として鉄を用いて作製されるカーボンナノファイバー。 図２と同様の説明であり、図２に関連して図９のカーボンナノファイバーを用いる改質された方法の方法ステップ。 未処理状態および処理状態のカーボンナノファイバーＥＮＦ１００‐ＨＴをそれぞれ無酸素窒素雰囲気中で測定した場合の温度記録図（温度の関数としての質量分解、以下ＴＧＡ図）。 ナノファイバー（初期状態のＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＴに基づく様々な試料のＴＧＡ図 未処理状態および処理状態のナノファイバーＥＮＦ‐１００ＨＴの赤外スペクトル。 様々な処理後のナノファイバーＨＴＰ‐１１０ＦＦ‐ＬＴの赤外スペクトル。 図における耐熱度の経時的変化。 本発明による組成物の染色に適しているポリマーの略図（ペリレン）。 強磁性共鳴粒子（Ｆｅ_２Ｏ_３等）によるコーティング後のカーボンナノファイバーの一部分および外部磁界Ｈにおけるコーティングされたナノファイバーの配位の略図。 γ‐Ｆｅ_２Ｏ_３の形態での強磁性共鳴粒子によりカーボンナノファイバーをコーティングする方法の説明図。 γ‐Ｆｅ_２Ｏ_３によりコーティングされたナノファイバー材料の様々な試料に関して測定された磁化曲線。 コバルトによりコーティングされたナノファイバー材料の様々な試料に関して測定された磁化曲線。 本発明による複合材料を通しての断面略図。 本発明により接着剤および／または熱接着の接着剤として実装される組成物の熱的挙動を確認するための測定配置の略図 様々な試料を調製するための形状略図。 様々な試料に関して測定された耐熱度。 様々な材料化合物および／または多層材料に関して図２４のデバイスを用いて測定した耐熱度の比較。 テトラヒドロフラン（ＦＴＦ）およびトリエチルアミン（ＴＥＡ）を用いてのカルボン酸ナノファイバーのさらなる処理法の説明図。 ナノファイバー材料の銀および／または銀粒子による化学コーティング法の説明図。 前処理されたナノファイバー材料による図２９の方法の説明図。 図３０の方法により前処理されたナノファイバー材料（初期状態のＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＨＴ）の赤外スペクトルと未処理のナノファイバー材料（初期状態のＨＴＰ‐１５０ＦＦ‐ＬＨＴ）の赤外スペクトルとの比較。

符号の説明

７ ナノファイバーＥＮＦ‐１００‐ＨＴ
７．１ ナノファイバー７の管状内室
７．２ ナノファイバー７の鱗状の外面
８ ナノファイバーのニッケル触媒
９ ナノファイバーＨＴＦ‐１１０
９．１ 節セクション
９．２ ナノファイバー内部の空洞
１０ ナノファイバー９の触媒
１１ 強磁性共鳴的にコーティングされたナノファイバー
２１ 多層材料
２２ 基板
２２．１ 担体材料
２２．２ 絶縁層
２３ 金属めっき
２４ 接着層または結合層
２５ 熱板
２６、２７ 測定板
２８ 試料
２９、３０ 板
３１、３２ サーマルグリースで作られる層

Claims (11)

1. 少なくとも第１コンポーネントおよび金属製の第２コンポーネントからなる多層材料であり、前記第１および第２のコンポーネントの表面は互いに隣接して結合され、熱伝達のために提供され、前記第１および第２のコンポーネントは組成物の中間層により互いに結合され、前記組成物は、１０００℃〜３０００℃の範囲の温度で前処理されたカーボンナノファイバーと、少なくとも１つの有機マトリックスコンポーネントとを有するマトリックスとからなり、
   前記多層材料は、電気回路またはモジュール用の回路板であり、前記第１コンポーネントは板形のセラミック基板であり、前記中間層は接着剤として適している有機マトリックスを有する接着結合層であり、この接着結合層により、金属製の板または膜である前記第２コンポーネントが前記第１コンポーネントに接着結合されることを特徴とする多層材料。
2. 前記カーボンナノファイバーの前記前処理の温度が３０００℃であることを特徴とする、請求項１に記載の多層材料。
3. 前記第１のコンポーネントが板形の基板であって、前記第２コンポーネントが、前記接着結合層によって前記第１コンポーネントの両面に接着結合されていることを特徴とする、請求項１に記載の多層材料。
4. 前記第１コンポーネントが、酸化アルミニウムセラミック、窒化アルミニウムセラミックまたは窒化ケイ素セラミックで作られるセラミック基板であることを特徴とする、請求項１に記載の多層材料。
5. 前記接着結合層が、圧縮またはヒッピングまたは真空内処理により硬化後に圧密されることを特徴とする、請求項１に記載の多層材料。
6. 前記カーボンナノファイバーが、少なくとも大部分において前記隣接する表面に対し軸方向に垂直に配位されることを特徴とする、請求項１に記載の多層材料。
7. 前記カーボンナノファイバーが、外部磁界による配位のため強磁性を備えることを特徴とする、請求項６に記載の多層材料。
8. 前記カーボンナノファイバーが、強磁性材料を用いて提供またはコーティングされることにより強磁性を示すことを特徴とする、請求項７に記載の多層材料。
9. 前記有機マトリックスが、エポキシ樹脂またはポリエステルであることを特徴とする、請求項１に記載の多層材料。
10. 前記有機マトリックスが、前記接着結合層の総量に対して５重量％〜３０重量％のカーボンナノファイバーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の多層材料。
11. 前記第２コンポーネントの金属が、銅であることを特徴とする、請求項１に記載の多層材料。

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