KR101217533B1 - 나노필러들 상의 다이아몬드상 코팅들 - Google Patents

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Abstract

일실시예에서, 본 발명은 작은 미립자들 상의 다이아몬드상 코팅을 제공한다. 이는 거의 1-1000 nm의 크기 범위에 있는 작은 미립자들(10) 및 그 작은 미립자들 상의 다이아몬드상 코팅을 포함한다. 다이아몬드상 코팅은 상기 미립자들의 표현 중 거의 50-100%에 걸쳐 분산되고, 상기 다이아몬드상 코팅은 1 미크론 이하의 두께를 갖는다. 이러한 작은 미립자들은 수지(12)와 같은 물질들 및 절연성 테이프에 적용될 수 있다.

Description

나노필러들 상의 다이아몬드상 코팅들{DIAMOND LIKE COATINGS ON NANOFILLERS}
본 출원은 Smith 등에 의해서 2004년 6월 15일에 출원된 미국 가출원 60/580,023호의 우선권을 청구하며, 상기 우선권은 여기에서 참조문헌으로서 포함된다.
본 발명의 분야는 다이아몬드상 코팅들을 갖는 표면 코팅 나노-크기 미립자들에 관한 것이다.
임의의 형태의 전기 기기를 사용하는데 있어서는 전기 절연성 전도체들이 필요하다. 크기를 계속해서 감소시키고 모든 전기 및 전자 시스템들을 능률화시키기 위해서는, 더 훌륭하면서 또한 더욱 소형인 절연체들 및 절연 시스템들을 찾는 것이 필요하다.
좋은 전기 절연체들은, 그들의 높은 특성으로 인해서, 훌륭한 열 절연체들이 되는 경우가 또한 있는데, 이는 바람직하지 않다. 열 절연 성질은 특히 공랭식의 전기 장치 및 부품들에게 있어서는 상기 부품들 및 장치의 효율성 및 내구성을 전반적으로 감소시킨다. 최대 전기 절연 특성 및 최소 열 절연 특성을 갖는 전기 절연 시스템들을 제작하는 것이 필요하다.
비록 많은 요인들이 전기 절연 기술에 영향을 미치지만, 자기장은 절연체들의 다른 원하는 물리적인 특성들을 감소시키지 않고도 열을 전송하는 능력이 더욱 좋을 것이다. 통상적인 물질들의 열 전도성보다 더 높은 열 전도성을 가지면서 또한 전기 절연성 및 구조적인 완전성을 포함한 다른 성능들을 떨어뜨리지 않는 개선된 전기 절연성 물질들이 필요하다.
전기 절연체는 종종 테이프들의 형태를 갖는데, 상기 테이프들 자체는 여러 층들을 갖는다. 이러한 타입의 테이프들로서 통상적인 것으로는 인터페이스에서 섬유 층에 결합되는 페이퍼 층이 있는데, 상기 두 층들에는 수지가 주입되기 쉽다. 페이퍼 층은 운모(mica)와 같이 높은 전기 절연성을 갖는 물질들로 이루어질 것이다. 운모 테이프들은 미국 특허 제 6,103,882호에 개시된 바와 같은 촉매화된 운모 테이프를 포함함으로써 개선된다. 만약 페이퍼가 테이프에서 사용되거나 그와 독립적으로 사용되는 경우에 페이퍼의 열 전도성이 향상될 수 있다면, 전기 시스템은 현저한 개선을 보여줄 것이다. 종래 기술의 다른 문제점들이 또한 존재하는데, 그 중 일부는 아래를 읽어봄으로써 알게 될 것이다.
앞서 설명한 것을 고려한 상태에서, 본 발명에 따른 방법들 및 장치들은 작은 미립자들 상에 얇은 다이아몬드상 코팅들(thin diamond like coatings)을 배치하는 것을 포함한다. 미립자들은 일반적으로 나노-크기의 범위를 갖지만, 마이크로-크기의 미립자만큼 클 수도 있다. 미립자 자체들은 열전도성 물질들로 구성되지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 다이아몬드상 코팅을 추가함으로써, 미립자들은 열을 더 잘 전도시킬 수 있을 것이며, 동시에 유전 및 물리적인 강도와 같은 다른 물리적인 특성들을 유지하거나 또는 더욱 개선시킬 수 있을 것이다. 다음으로, 이러한 미립자들은 수지들 및 절연성 테이프들에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 이러한 그리고 다른 목적들, 특징들 및 장점들이 특정 실시예에서 작은 미립자들 상에 다이아몬드상 코팅들을 제공함으로써 제공된다. 상기 실시예는 거의 1-1000 nm의 크기 범위를 갖는 작은 미립자들 및 상기 미립자들 상의 다이아몬드상 코팅을 포함한다. 다이아몬드상 코팅은 작은 미립자들의 표면 중 거의 50-100%에 걸쳐 분산되고, 그 다이아몬드상 코팅은 통상적으로 1 미크론 이하의 크기를 갖지만 그 보다 더 클 수 있다. DLC는 혼합된 sp2 및 sp3 결합들을 포함하고 있는 탄화수소 구조들 및 다이아몬드상 구조들 및/또는 무정형 탄소를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 작은 미립자들은 거의 10-500 nm의 크기 범위를 가지며, 적어도 5인 특정 에스팩트 비율을 갖고, 일반적인 로드(rod) 모양을 갖는다. 작은 미립자들은 혼합된 화학량론적 및 비-화학량론적인 결합물들을 갖는 Al2O3, AlN, MgO, ZnO, BN, Si3N4, TiO2 SiC 및 SiO2로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 특정 실시예에서, 작은 미립자들은 다이아몬드상 코팅으로 코팅되고 작은 미립자들에 침투되는 유리 섬유들이다. 대안적으로, Nomex 또는 Kevlar일 수 있는 상기 섬유는 중합체 섬유와 유사한 타입이며, 이들은 온전하게 남아있을 것이지만, 작은 미립자들로 분해될 수 있다.
다른 특정 실시예에서, 다이아몬드상 코팅을 갖는 작은 미립자들은 절연성 페이퍼에 직접 적용된다. 상기 미립자들은 또한 함께 또는 개별적으로 수지에 혼합될 수 있다. 다중 다이아몬드상 코팅들이 작은 미립자들에 적용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 수지 내의 작은 미립자들 상에 다이아몬드상 코팅들을 제공한다. 작은 미립자들은 거의 1-1000 nm의 크기 범위를 갖고, 다이아몬드상 코팅이 그들에 적용된다. 다이아몬드상 코팅은 작은 미립자들의 표면 중 거의 50-100%에 걸쳐 분산되고, 다이아몬드상 코팅이 1 미크론 이하의 두께를 갖는다. 작은 미립자들은 수지에 걸쳐 균일하게 분산되고, 수지의 양에 대한 다이아몬드상 코팅을 갖는 미립자들의 양은 1:4 및 5:1 사이의 중량 비율을 포함한다.
종래기술의 다른 문제점들 중 일부는 다음의 내용을 읽음으로써 알 수 있을 것이다.
본 발명은 다음의 첨부 도면들을 참조한 예를 통해서 더 자세히 설명된다.
도 1은 다이아몬드상 코팅이 로드-모양의 작은 미립자들에 적용되고 수지 내에 분산된 본 발명의 실시예를 나타낸다.
본 발명은 다이아몬드상 코팅들(DLC)을 나노필러들에 적용한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 나노필러들은 호스트 물질의 물리적인 특성을 바꾸기 위해서 상기 호스트 물질을 주입하거나 표면 코팅하는데 사용되는 작은 미립자들이다. 그러나, 일부 경우에, 평탄한 나노필러들의 추가는 상당히 충분한 효과를 갖지 않거 나, 또는 그 효과를 더욱 증가시키기에 바람직하지 않다. 이는 특히 열 전도성의 경우에 그러하다.
전기 절연체들은 좋은 열 절연체이기 쉬운데, 이는 실질적으로 바람직하지 않다. 열 전도성을 증가시킴으로써, 전기 시스템의 효율은 개선될 수 있다. 열 전도성이 더 크게 개선될수록, 시스템의 효율도 더 커진다. 유전 및 물리적인 강도와 같은 다른 물리적인 특성들을 떨어뜨리지 않고 오히려 그것들을 더 향상시키면서 열 전도성을 증가시키는 것이 또한 바람직하다.
임의의 범위의 고열 전도성 미립자들을 추가함으로써 수지가 로드된 절연성 물질들의 열 전도성을 개선시키는 것은 2005년 4월 15일에 출원된 "Smith Insulation Paper with High Thermal Conductivity Materials" 및 "Compression of Resin Impregnated Insulating Tapes"에 찾아볼 수 있으며, 상기 두 문헌은 여기서 참조문헌으로서 포함된다. 일반적으로, 개괄적으로 말해서, 본 발명은 절연성 테이프들과 같은 제품들의 성분들을 위한 섬유 및 수지에 포함되는 나노필러들을 포함한다. 나노필러란 용어는 ~ 1 - 1000 nm의 크기를 갖는 미립자들을 지칭한다. 이들은 구형의 작은 판일 수 있거나, 또는 휘스커들(whiskers), 로드들(rods) 또는 나노튜브들(nanotubes)과 같은 높은 에스팩트 비율(aspect ratio), 및 집합체들, 섬유성 덴드라이티들(fibrillar dendrites), 로프들(ropes), 번들들(bundles) 및 네트들(nets)과 같은 그들의 어셈블링된 형태들 및 다른 형태들을 가질 수 있다. 나노필러들은 혼합된 화학량론적 및 비-화학량론적인 결합물들, 및 다이아몬드 미 립자들을 갖는 Al2O3, AlN, MgO, ZnO, BN, Si3N4, TiO2 SiC 및 SiO2와 같은 임의의 범위의 물질들로부터 발생된다. 실리카는 비교적 저가이면서 풍부하지만, TiO2는 높은 유전율을 갖는다.
본 발명은 위에서 설명된 나노필러들 뿐만 아니라 아래에서 설명되는 다른 것들도 포함하고, 다이아몬드상 코팅(DLC)을 그들에 추가한다. 비록 나노입자들 자체가 고열 전도성 및 다른 특성들을 위해 선택될 수 있지만, DLC의 추가는 이러한 특징들을 더욱 개선시킬 것이다. 본 실시예에서, DLC는 매우 높은 열 전도성, 낮은 전기 전도성 및 매우 높은 유전 강도인 원하는 특성들을 갖는다. 그러므로, DLC가 적용되는 미립자들은 그들 고유의 열 전도성, 비용, 접속성 또는 지향(orientation)의 용이성을 위해 선택될 수 있다. DLC 코팅을 선택된 크기 또는 모양의 분산에 적용함으로써 원하는 매질에서 원하는 접속성을 적합시키고 그로인해 미립자들을 포함하고 있는 물질의 열 특성들을 증가시키기 위해 미립자 파라미터들을 선택하는 것이 가능하다. DLC가 적용되는 미립자들은 화학, 물리 또는 플라즈마 증착과 같은 처리에 의해 생성되는 나노 내지 마이크로 이상, 타원체 및 플레이트렛 내지 로드들, 튜브들, 및 휘스커들과 같은 임의의 형태일 수 있다. DLC는 메탄, 에탄 및 수소를 갖는 다른 것들과 같은 저분자량 탄화수소를 포함하고 있는 비균형 무선 주파수 또는 마이크로파 연결식 진공 또는 대기 플라즈마 내에서 형성된다. 가스 혼합 상황 및 플라즈마 동작 상황들을 조정함으로써, DLC들의 열 전도성은 sp2 및 sp3 전자 궤도 결합 상태들을 변경하여 조정될 수 있는 DLC의 하이브리드화 상태를 변경함으로써 조정될 수 있는데, 상기 전자 궤도 결합 상태는 Raman 분광기 및 X-레이 광전자 분광기를 사용하여 측정될 수 있다. 진공 플라즈마 증착의 경우에는 배치 처리가 이루어질 수 있고, 대기 플라즈마 증착의 경우에는 연속적인 처리가 사용될 수 있다.
DLC의 특성들은 코팅된 미립자들로부터 그리고 그로인해 로딩된 물질로부터 필요한 특성들을 달성하기 위해 변경될 수 있다. DLC가 PACVD(plasma assisted chemical vapor deposition) 처리에 의해서 적용될 때에 이를 수행하기 위한 한 방법은 처리 파라미터들을 변경하는 것이다. 일반적으로, 호스트 물질은 개선되는 각각의 성분 또는 시스템을 갖는 혼합 물질 또는 다중-물질 구조의 일부분을 형성할 수 있다.
DLC(Diamond-Like Carbon Coatings)은 높은 경도(hardness), 낮은 마찰력, 화학적인 불활성(inertness)을 가지며, 고열 전도성(>1000 W/mK)을 갖는 전기 절연성을 위해 높은 전기 저항성(~1013Ohm cm)을 결합할 수 있다. 설명한 바와 같이, PACVD, PVD(physical vapor deposition), 및 IBD(ion beam deposition)와 같은 DLC를 생성하기 위한 몇 가지 방법들이 존재한다. 일반적으로, DLC는 1 미크론 미만의 두께이며, 혼합된 sp2 및 sp3 결합들을 유도하는 부정형 탄소 및 탄화수소로 이루어진다. 결합 비율은 예컨대 가스 및 DC 전압의 비율과 같은 처리 파라미터들을 변경함으로써 변할 수 있다. 결합 비율은 예컨대 Raman 분광기를 사용하여 직접 측정될 수 있다.
비교적 큰 영역들이 매우 신속하게 코팅될 수 있다. 예컨대, PACVD 저압력 비균형 처리를 사용하면, 20-100 nm 코팅이 즉시 거의 1 sq ft 영역에서 유리 직물 표면에 적용될 수 있다. 예컨대 코팅에서의 스트레스를 감소시키기 위해 코팅 파라미터들을 제어하거나 최적화시킬 목적으로, DLC는 다른 코팅들을 갖는 베어(bare) 기판 또는 기판들에 적용될 수 있다. DLC는 연속적일 수 있거나 또는 적용범위에 갭들을 가질 수 있다. 갭들은 예컨대 주입되는 수지의 더 나은 결합을 허용하는데 있어 유리할 수 있다.
열 전도성에 있어서, 포논 운송이 개선되고, 구조적인 엘리먼트들의 길이 스케일을 보장함으로써 감소되는 포논 스케터링이 열 전송을 책임지는 포논 분산보다 짧거나 그와 동일하다. 더 큰 HTC 특정 물질들은 당연히 포논 운송을 실질적으로 증가시킬 수 있지만, 더 작은 HTC 물질들은 호스트 매트릭스의 특성을 변경시킬 수 있고, 그로인해서 포논 스케터링의 변화에 영향을 준다. 이는 고열 전도성을 나타내고 미립자 크기가 이러한 효과를 유지하기에 충분하다는 것을 보장하며 감소된 포논 스케터링을 위한 길이 스케일 요건을 충족시키도록 하기 위해서 매트릭스들이 공지되어 있는 나노-미립자들을 사용함으로써 도움을 받을 수 있다. 또한, 짧은 범위 주기성 및 더 긴 범위 주기성 모두를 갖는 반응된 덴드리머 격자들을 포함하는 더욱 높게 순서화된 구조들 또는 매트릭스들로부터 형성될 수 있는 사닥다리 또는 순서화된 네트워크 구조들의 선택을 고려하는 것이 필요하다.
나노, 메소, 마이크로 및 더 큰 크기의 미립자들에 DLC를 적용함으로써 고열 전도성 미립자들의 크기 및 모양이 설계될 수 있게 하고, 그로인해서 자연적으로 발생하거나 생성되는 침투 효과들로부터 유리한 사항이 획득될 수 있다. 일예에서, DLC는 유리 섬유나 다수의 섬유들로 이루어진 표면을 준-연속해서 코팅하기 위해 적용된다. 코팅 이전에 섬유의 표면은 코팅으로부터 원하는 특성들을 촉진시키도록 선택된다. 다음으로, 섬유는 원하는 크기 분포의 짧은 DLC 코팅된 로드들로 기계적인 또는 다른 수단을 통해 바뀐다. 다른 예에서는, DLC 코팅이 예컨대 높은 표면 대 두께 비율, 운모 플레이크렛 및 BN 미립자를 갖는 플레이크-모양 미립자들에 적용된다.
다결정 및 단결정 나노-미립자 형태에 있어서, 미립자들은 예를 들면 실리카와 같은 운송 미립자의 표면과 연관될 수 있다. 실리카 자체는 강한 열 전도성 물질이 아니지만, 표면 코팅의 추가를 통해서 그것은 더 높은 열 전도성이 될 수 있다. 그러나, 실리카 및 다른 그러한 물질들은 위에서 논의된 바와 같이 로드-모양의 미립자들로 쉽게 형성되는 것과 같은 유리한 특성을 갖는다. 이러한 방식으로, 여러 HTC 특성들이 하나의 제품에 결합될 수 있다. 이러한 코팅들은 또한 나중의 수지 침투 및 절연 테이프의 유리 성분들에 적용될 수 있다.
DLC 코팅된 나노 미립자들의 사용은 변할 수 있다. 설명된 바와 같이, 일부 응용들에서, 그것들은 열, 기계 및 전기적인 특성들을 개선시킬 수 있다. 본 발명은 전기 절연 시스템에서 사용될 때 특히 활용된다. 특정 응용들은 수지에 포함되는 나노필러들 상에 DLC를 갖는 것을 포함한다. 다음으로, 이러한 수지들은 해당 분야에서 호스트 매트릭스에 주입될 수 있거나 또는 코팅들로서 사용될 수 있다. 또한, 나노필러들 상의 DLC는 호스트 매트릭스들 상에 직접 주입될 수 있다.
예컨대, DLC 나노필러들이 운모 페이퍼 제작 동안에 또는 그 이후에 운모 페이퍼 상에 놓일 수 있다. DLC 코팅된 나노필러들을 수성 운모 슬러리 스테이지에서 추가하기 위해, 필러들은 분말가루로서 추가될 수 있거나 또는 액체 상태에서 부유물로서 추가될 수 있다. 통상적으로, 격자 경우에, 액체는 물일 수 있다. 물은 다양한 화학 혼합물을 가질 수 있는데, 즉, 그것은 탈이온화되거나, 탈염되거나, 또는 자신의 pH 값을 제어하기 위해서 첨가제를 가질 수 있다. DLC 코팅된 나노필러들을 운모 페이퍼에 추가하기 위해서, 필러들은 솔벤트에서 부유물로서 적절한 솔벤트에 포함될 수 있다. 그 예들로는 헥산, 톨루엔, MEK 등과 같은 통상적인 유기 솔벤트들이 있다. 또한, 액체는 주입 수지들의 반응을 촉진시키기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 촉진제를 포함하는 솔벤트이거나 또는 운모결합 수지(들)일 수 있다.
섬유들은 종종 점착력 및 신장 특성들을 개선시키기 위해 운모 페이퍼에 포함된다. 필러들 상의 DLC는 동일한 목적을 이행할 수 있는 동시에 GVPI 또는 VPI 처리를 통해서 또는 Resin Rich 테이프 제작 처리에서 수지가 주입됨으로써 운모 페이퍼 매질의 열 전도성을 향상시킨다.
일실시예에서, 원하는 모양 및 크기 분산을 갖는 나노, 메소 및 마이크로 무기 필러들의 표면 코팅 및 선택된 표면 특징들 및 벌크 필러 특성들은 서로 우대적이다. 이는 호스트 매트릭스의 더 나은 침투(percolation)를 가능하게 하고, 독립적인 상호접속 특성들이 독립적으로 제어되는 동시에 기계적인 강도, 전기 강도, 열 성능과 같은 필요한 벌크 특성들을 유지한다.
모양에 관해서, 본 발명은 자연적으로 형성되는 것들 이외에 합성적으로 처리되는 물질들을 포함하는 가장 바람직한 실시예인 로드들을 갖는 호스트 매트릭스에서의 향상된 침투를 위해서 자연적인 로드들 및 플레이트렛들을 지향하는 모양을 활용한다. 로드는 거의 5이거나 그 이상의 평균 에스팩트 비율을 갖는 미립자로서 정의되거나, 특정 실시예에서 10 또는 그 이상의 평균 에스팩트 비율을 갖는 미립자로 정의되거나, 또는 더 특별한 실시예에서는 100보다 크지 않은 평균 에스팩트 비율을 갖는 미립자로 정의된다. 일실시예에서, 로드들의 축 길이는 거의 10nm 내지 100 미크론의 범위에 있다. 더 작은 로드들은 솔벤트를 사용하여 완료된 호스트 매트릭스에 추가될 때 호스트 매트릭스에 더 잘 침투할 것이다.
많은 마이크로 미립자들은 구 모양, 타원 모양 및 원반 모양을 형성하는데, 이들은 특정 상황들에서는 균일하게 분포하기 위해 감소된 능력을 갖고, 따라서 침투가 발생하는 농도를 감소시키는 집합된 섬유 구조들을 유도할 수 있다. 침투를 증가시킴으로써, 기판의 열 특성들이 증가될 수 있거나, 또는 대안적으로는, 기판에 추가될 필요가 있는 HTC 물질의 양이 감소될 수 있다. 또한, 향상된 침투는 회피될 응집체보다는 기판 내에 HTC 물질의 더욱 균일한 분포를 유도하고, 원하지 않는 인터페이스들, 불완전한 미립자 젖음(wetting) 및 미세한 공간 형성을 가질 확률이 더 낮은 더욱 균일한 제품을 생성한다. 더 높은 에스팩트 비율 미립자로 형성되는 공 모양(밀집된) 집합체들 또는 응집체들보다는 마찬가지로 집합된 섬유 또는 덴드리틱(dendritic) 구조들이 향상된 열 전도성을 제공한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예가 도시되어 있다. 여기서, DLC를 갖 는 나노 크기 로드들(10) 모양의 작은 미립자들은 수지 매트릭스(12)에 분산된다. 경로 길이 n(18)를 갖는 포논들(16)은 스케터링이 덜한 로드들을 따라 이동하기 쉬울 것이고, 그럼으로써 주입된 수지의 열 전도성을 증가시킨다.
비록 도시되어 있지는 않지만, 작은 미립자들은 동일한 응용에서 사용되는 다양한 모양들 및 크기들을 가질 수 있다. 마찬가지로, 이러한 또는 다른 응용들에서 나노필러로서 사용되는 작은 미립자들은 DLC 코팅을 갖지 않는 작은 미립자들과 혼합될 수 있어, 작은 미립자들의 이질적인(heterogeneous) 혼합물을 형성한다. 마찬가지로, 상이한 타입들, 크기들 또는 형태들의 DLC 코팅된 입자들이 DLC 코팅을 갖지 않는 미립자들과 사용되거나 또는 그러한 미립자들 없이 사용될 수 있다.
일실시예에서, 본 발명은 작은 미립자들 상에 다이아몬드상 코팅을 제공한다. 이는 거의 1-1000 nm의 크기 범위에 있는 작은 미립자들 및 작은 미립자들 상의 다이아몬드상 코팅을 포함한다. 다이아몬드상 코팅은 작은 미립자들의 표면 중 거의 50-100%에 걸쳐 분산되고, 다이아몬드상 코팅은 통상적으로 1 미크론 미만의 두께를 갖는다. DLC는 혼합된 sp2 및 sp3 결합들을 포함하고 있는 다이아몬드상 구조들 및/또는 무정형 탄소 및 탄화수소 구조를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 작은 미립자들은 거의 10-500 nm의 크기 범위를 가지며, 적어도 5의 특정 에스팩트 비율을 갖고, 일반적인 로드 모양을 갖는다. 작은 미립자들은 혼합된 화학량론적 및 비-화학량론적인 결합물들을 갖는 Al2O3, AlN, MgO, ZnO, BN, Si3N4, TiO2 SiC 및 SiO2로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 특정 실시예 에서, 작은 미립자들은 다이아몬드상 코팅으로 코팅되고 작은 미립자들에 침투되는 직물 섬유들이다.
다른 실시예에서는, 다이아몬드상 코팅을 갖는 작은 미립자들이 절연성 페이퍼에 직접 적용되는데, 상기 절연성 페이퍼는 유리 섬유나 직물로도 이루어질 수 있다. 상기 미립자들은 또한 함께 또는 개별적으로 수지에 혼합될 수 있다. 다중 다이아몬드상 코팅들이 작은 미립자들에 적용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 수지 내의 작은 미립자들 상에 다이아몬드상 코팅들을 제공한다. 작은 미립자들은 거의 1-1000 nm의 크기 범위를 갖고, 다이아몬드상 코팅이 그들에 적용된다. 다이아몬드상 코팅은 작은 미립자들의 표면 중 거의 50-100%에 걸쳐 분산되고, 다이아몬드상 코팅이 1 미크론 이하의 두께를 갖는다. 작은 미립자들은 수지에 걸쳐 균일하게 분산되고, 수지에 대한 다이아몬드상 코팅을 갖는 미립자들의 양은 1:20 및 5:1 사이의 중량 비율을 포함하고, 더 특별하게는 1:3 및 3:1 사이의 범위들을 포함한다.
특정 실시예들에서, 수지는 액정 열경화성이다. 다른 특정 실시예에서, 작은 미립자를 갖는 수지는 절연성 테이프에 주입된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 수지가 주입된 절연성 테이프 내에서 작은 미립자들 상에 다이아몬드상 코팅을 제공한다. 이는 거의 1-1000 nm의 크기 범위의 작은 미립자들과 그 작은 미립자들 상의 다이아몬드상 코팅을 포함한다. 다이아몬드상 코팅은 작은 미립자들의 표면 중 거의 50-100%에 걸쳐 분산되고, 다이아몬드상 코팅은 1 미크론 이하의 두께를 갖는다. 작은 미립자들이 수지에 걸쳐 균일하게 분산되고, 수지에 대해 다이아몬드상 코팅을 갖는 미립자들의 양은 1:20 및 5:1 사이의 중량 비율을 포함한다. 다음으로, 작은 미립자들을 갖는 수지가 절연성 테이프에 주입된다.
비록 본 발명의 특정 실시예들이 상세하게 설명되었지만, 당업자라면 명세서의 전체적인 교시를 통해 세부사항들에 대한 다양한 변경 및 대안이 개발될 수 있다는 것을 알 것이다. 따라서, 기재된 특정 실시예들은 단지 설명을 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그 청구범위의 임의의 및 모든 것들에 의해 제공된다.

Claims (14)

  1. 전기 절연 시스템으로서,
    수지;
    1-1000 nm 크기 범위에 있는 미립자들; 및
    상기 미립자들 상의 다이아몬드상 코팅을 포함하고,
    상기 다이아몬드상 코팅은 상기 미립자들의 표면 영역 중 50-100%에 걸쳐 분산되며,
    상기 다이아몬드상 코팅은 1 미크론 이하의 두께를 갖고,
    상기 다이아몬드상 코팅을 갖는 상기 미립자들은 상기 수지에 혼합되며,
    상기 다이아몬드상 코팅을 갖는 상기 미립자들은 상기 수지에 걸쳐 균일하게 분산되는,
    전기 절연 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 미립자들은 10-500 nm의 크기 범위 내에 있는, 전기 절연 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 미립자들은 적어도 5의 에스팩트 비율(aspect ratio)을 갖는, 전기 절연 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 미립자들은 로드 모양(rod shape)으로 된, 전기 절연 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 미립자들은 혼합된 화학량론적(stoichiometric) 및 비-화학량론적인 결합물들을 갖는 Al2O3, AlN, MgO, ZnO, BN, Si3N4, TiO2 SiC 및 SiO2로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 전기 절연 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 미립자들은 여러 가닥의 섬유인, 전기 절연 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 다이아몬드상 코팅은 혼합된 sp2 및 sp3 결합들을 포함하고 있는 무정형(amorphous) 탄소 및 탄화수소 구조인, 전기 절연 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 미립자들 상에 다수의 다이아몬드상 코팅들이 존재하는, 전기 절연 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 다이아몬드상 코팅을 갖는 상기 미립자들의 상기 수지에 대한 중량 비율은 1:20과 5:1 사이인,
    전기 절연 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 수지는 액정 열경화성 수지인, 전기 절연 시스템.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 전기 절연 시스템은 절연성 테이프를 포함하고, 상기 다이아몬드상 코팅을 갖는 상기 미립자들을 포함하는 상기 수지는 상기 절연성 테이프에 주입되는(impregnated), 전기 절연 시스템.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 전기 절연 시스템은 절연성 테이프를 포함하고, 상기 다이아몬드상 코팅을 갖는 상기 미립자들을 포함하는 상기 수지는 상기 절연성 테이프에 주입되며; 그리고
    상기 다이아몬드상 코팅을 갖는 상기 미립자들의 상기 수지에 대한 중량 비율은 1:3과 3:1 사이인,
    전기 절연 시스템.
  13. 삭제
  14. 삭제
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