KR20170130280A - 전자 부품들 및 차량들을 위한 연장된 초고 전도도 전기 전도체들 및 이들을 제조하기 위한 방법들 - Google Patents

전자 부품들 및 차량들을 위한 연장된 초고 전도도 전기 전도체들 및 이들을 제조하기 위한 방법들 Download PDF

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Abstract

첨단 전자 부품들 및 차량들에 사용하기 위한 연장된 초고 전도도 전기 전도체들(100) 및 이를 제조하기 위한 방법들이 본 명세서에서 개시된다. 연장된 전기 전도체들(100)은 세로 축(102)을 한정하는 전도체 바디(110)를 포함한다. 전도체 바디(110)는 등방 전도성 매트릭스 재료(120) 및 등방 전도성 매트릭스 재료(120) 내에 산재된 복수의 이방 전도성 입자들(130)을 포함한다. 각각의 이방 전도성 입자(130)는 전도체 바디(110)의 세로 축(102)과 정렬되는 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)을 한정한다. 이 방법들은 등방 전도성 매트릭스 재료(120) 및 복수의 이방 전도성 입자들(130)을 포함하는 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법들은 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 연장된 전기 전도체(100)로 형성하는 단계, 및 복수의 이방 전도성 입자들(130)을 이들의 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)이 연장된 전기 전도체(100)의 세로 축(102)과 적어도 실질적으로 정렬되도록 정렬하는 단계를 더 포함한다.

Description

전자 부품들 및 차량들을 위한 연장된 초고 전도도 전기 전도체들 및 이들을 제조하기 위한 방법들{ELONGATED, ULTRA HIGH CONDUCTIVITY ELECTRICAL CONDUCTORS FOR ELECTRONIC COMPONENTS AND VEHICLES, AND METHODS FOR PRODUCING THE SAME}
본 개시는 첨단 전자 부품들 및 차량들에 사용하기 위한 연장된 초고 전도도(ultra-high conductivity) 전기 전도체들뿐만 아니라 연장된 초고 전도도 전기 전도체들을 제조하기 위한 방법들에 관한 것이다.
전기 전도체들은 흔히 전류를 전도하는 데 이용된다. 이러한 전기 전도체들은 일반적으로 고 전도도 또는 저 저항률 금속들로 제조되며, 본 명세서에서는 금속 전기 전도체들로 지칭될 수 있다. 그러한 금속들의 예들은 구리, 알루미늄, 은 및/또는 금을 포함한다.
금속 전기 전도체들은 전류들을 전도하는데 효과적일 수 있지만, 대체 및/또는 개선된 전기 전도체들이 유리할 수 있는 애플리케이션들이 있을 수 있다. 예로서, 금속 전기 전도체들은 무거울 수 있는데, 위에 열거된 금속들은 2.7 내지 19.3g/㎤의 밀도들을 갖는다. 다른 예로서, 특히 귀금속들의 높은 가격을 고려하여, 금속 전기 전도체들을 이용하여 달성되거나 적어도 경제적으로 달성될 수 있는 것보다 큰 전기 전도도(또는 보다 낮은 저항률)를 갖는 전기 전도체들을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 또 다른 예로서, 금속 전기 전도체들은 특정 제조 프로세스들에는 다루기 쉽지 않을 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 민간 여객기들은 수 마일의 전기 전도체들을 포함할 수 있으며, 이러한 수 마일의 전기 전도체들은 민간 여객기의 중량을 크게 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 전기 전도도의 점진적인 증가들 및/또는 밀도의 점진적인 감소들이라 하더라도 민간 여객기의 중량에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 개선된 전기 전도체들을 보다 용이하게 제조하기 위한 방법들의 개발을 포함하여, 더 낮은 중량 및 더 큰 전도성의 전기 전도체들에 대한 필요성이 존재한다. 귀금속들로 제조된 것들과 비교할 때 감소된 비용을 갖는 더 낮은 중량 및 더 큰 전도성의 전기 전도체들은 회로 기판들을 포함하는(그러나 이에 제한되지 않음) 전자 부품들에서 이익들을 갖는다. 항공 우주 플랫폼들과 같은(그러나 이에 제한되지는 않음) 고성능 전기 전도체들을 포함 및/또는 이용하는 차량들은 현재 이용 가능한 옵션들보다 더 낮은 중량 및 비용으로 더 큰 전도성의 전기 전도체의 향상된 성능으로부터 또한 이익을 얻을 수 있다.
첨단 전자 부품들 및 차량들에 사용하기 위한 연장된 초고 전도도 전기 전도체들뿐만 아니라 연장된 초고 전도도 전기 전도체들을 제조하기 위한 방법들이 본 명세서에서 개시된다. 연장된 초고 전도도의 전기 전도체들은 세로 축을 한정하는 전도체 바디를 포함한다. 전도체 바디는 등방 전도성 매트릭스 재료 및 등방 전도성 매트릭스 재료 내에 산재된 복수의 이방 전도성 입자들을 포함한다. 각각의 이방 전도성 입자는 전도체 바디의 세로 축과 적어도 실질적으로 정렬되는 강화된 전기 전도도의 각각의 축을 한정한다.
이 방법들은 등방 전도성 매트릭스 재료 및 복수의 이방 전도성 입자들을 포함하는 벌크 매트릭스-입자 복합체를 제공하는 단계를 포함한다. 이방 전도성 입자들 각각은 강화된 전기 전도도의 각각의 축을 한정하는데, 이방 전도성 입자들의 전기 전도도는 적어도 하나의 다른 방향에서의 이방 전도성 입자들의 전기 전도도보다는 각각의 축을 따라 더 크다. 이 방법들은 벌크 매트릭스-입자 복합체를 연장된 전기 전도체로 형성하는 단계, 및 복수의 이방 전도성 입자들을 이들의 강화된 전기 전도도의 축이 연장된 전기 전도체의 세로 축과 적어도 실질적으로 정렬되도록 정렬하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체를 한정하는 방법들을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 개시에 따른 벌크 매트릭스-입자 복합체의 개략적 표현이다.
도 3은 본 개시에 따른 시스템들 및 방법들에 포함 및/또는 이용될 수 있는 개재된 흑연 영역의 개략적 표현이다.
도 4는 본 개시에 따른 시스템들 및 방법들에 포함 및/또는 이용될 수 있는 탄소 나노튜브의 개략적 표현이다.
도 5는 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체를 한정하기 위한 방법에서 형성 및/또는 정렬 단계의 개략적 표현이다.
도 6은 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체의 개략적 표현이다.
도 7은 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체를 한정하는데 이용될 수 있는 압출 프로세스의 개략적 표현이다.
도 8은 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체들을 한정하는데 이용될 수 있는 드로잉(drawing) 및/또는 풀트루전(pultrusion) 프로세스의 개략적 표현이다.
도 9는 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체를 한정하는데 이용될 수 있는 튜브 드로잉 프로세스의 개략적 표현이다.
도 10은 도 9의 튜브 드로잉 프로세스의 다른 개략적 표현이다.
도 11은 도 9 - 도 10의 튜브 드로잉 프로세스의 다른 개략적 표현이다.
도 12는 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체들의 구조를 기술하는데 이용될 수 있는 강화된 전도도의 축과 전기 전도체들의 세로 축 사이의 각도의 개략적 표현이다.
도 13은 본 개시에 따른 다른 연장된 전기 전도체의 개략적 표현이다.
도 14는 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체를 포함 및/또는 이용할 수 있는 전자 부품의 개략적 표현이다.
도 15는 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체를 포함 및/또는 이용할 수 있는 차량의 개략적 표현이다.
도 1 내지 도 15는 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체들(100), 연장된 전기 전도체들을 한정하는 방법들 및/또는 연장된 전기 전도체들을 포함 및/또는 이용하는 전자 부품들의 예들을 제공한다. 유사하거나 적어도 실질적으로 유사한 목적을 제공하는 엘리먼트들은 도 1 - 도 15 각각에서 동일한 번호들로 라벨링되며, 이러한 엘리먼트들은 도 1 - 도 15 각각을 참조로 본 명세서에서 상세하게 논의되지 않을 수 있다. 마찬가지로, 도 1 - 도 15 각각에서 모든 엘리먼트들이 라벨링될 수 있는 것이 아니라, 일관성을 위해 이들과 연관된 참조 번호들이 본 명세서에서 이용될 수 있다. 도 1 - 도 15 중 하나 이상을 참조로 본 명세서에서 논의되는 엘리먼트들, 컴포넌트들 및/또는 특징들은 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 도 1 내지 도 15 중 임의의 도면에 포함 및/또는 이용될 수 있다.
일반적으로, 주어진(즉, 특정) 실시예에 포함될 가능성이 있는 엘리먼트들은 실선들로 예시되는 한편, 주어진 실시예에 대해 선택적인 엘리먼트들은 점선들로 예시된다. 그러나 실선들로 도시된 엘리먼트들이 모든 실시예들에 필수적인 것은 아니며, 실선들로 도시된 엘리먼트는 본 개시의 범위를 벗어나지 않으며 주어진 실시예로부터 생략될 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체를 한정하는 방법들(200)을 나타내는 흐름도이다. 방법들(200)은 210에서 벌크 매트릭스-입자 복합체를 제공하는 단계, 220에서 벌크 매트릭스-입자 복합체를 연장된 전기 전도체로 형성하는 단계, 및 230에서 이방 전도성 입자들을 정렬하는 단계를 포함한다. 방법들(200)은 추가로, 240에서 유전체 코팅을 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
210에서 벌크 매트릭스-입자 복합체를 제공하는 단계는 등방 전도성 또는 적어도 실질적으로 등방 전도성 매트릭스 재료 및 복수의 이방 전도성 입자들 모두를 포함하는 임의의 적절한 벌크 매트릭스-입자 복합체를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 벌크 매트릭스-입자 복합체의 일례가 도 2에서 98에 예시된다. 본 명세서에 예시된 바와 같이, 210에서의 제공하는 단계는 등방 전도성 매트릭스 재료(120) 및 복수의 이방 전도성 입자들(130)을 포함하는 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
각각의 이방 전도성 입자(130)는 1점 쇄선들로 예시된 바와 같이, 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)을 포함하고, 한정하며 그리고/또는 갖는다. 각각의 이방 전도성 입자(130)의 전기 전도도는 적어도 하나의 다른 축 및/또는 방향을 따라 측정된 바와 같이 이들을 따라 그리고/또는 그 방향에서 이방 전도성 입자의 전기 전도도와 비교할 때 강화된 전기 전도도의 축(170)을 따라 측정될 바와 같이 이를 따라 그리고/또는 그 방향에서 더 클 수 있다. 달리 말하면, 이방 전도성 입자들(130)의 전기 전도도는 이방 전도성 입자들을 통해 전류가 전달되는 방향에 따라 다르며, 강화된 전기 전도도의 축(170)은 하나 또는 그보다 많은 다른 축들 및/또는 방향들과 비교할 때 더 큰 또는 심지어 최대 전기 전도도의 방향을 나타낼 수 있다.
도 2, 도 5 - 도 11 및 도 13은 이방 전도성 입자들(130)을 선들로서 예시한다. 그러나 그리고 본 명세서에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 이방 전도성 입자들(130)이 반드시 선형 입자들인 것은 아니다. 대신에, 도 2, 도 5 - 도 11 및 도 13은 각각의 이방 전도성 입자(130)의 강화된 전기 전도도의 축(170)을 표시 또는 예시하기 위한 선들로서 이방 전도성 입자들(130)을 예시한다. 달리 말하면, 도 2, 도 5 - 도 11 및 도 13에서 그리고 예시를 위해, 각각의 이방 전도성 입자(130)의 강화된 전기 전도도의 축(170)은 이방 전도성 입자(130)를 예시하는 선의 길이 또는 세로 축을 따라, 적어도 실질적으로 이를 따라, 이와 평행하게 그리고/또는 적어도 실질적으로 평행하게 연장된다.
210에서의 제공하는 단계는 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 제공하는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 복수의 이방 전도성 입자들(130)의 강화된 전기 전도도의 축(170)이 벌크 매트릭스-입자 복합체(98) 내에 랜덤하게 또는 적어도 실질적으로 랜덤하게 분포된다. 달리 말하면, 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)에 포함되는 개개의 이방 전도성 입자들(130)의 전기 전도도가 이방성인 경우에도, 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)의 벌크 전기 전도도는 균일하고, 적어도 실질적으로 균일하고, 등방성이고 그리고/또는 적어도 실질적으로 이방성일 수 있다. 그러나 이는 필수는 아니며, 벌크 매트릭스-입자 복합체(98) 내의 이방 전도성 입자들(130)이 어떤 순서를 나타낼 수 있고 그리고/또는 완전히 랜덤하게 분포되지 않을 수 있는 것이 본 개시의 범위 내에 있다. 추가로 또는 대안으로, 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)의 벌크 전기 전도도는 일정 레벨의 이방성 또는 방향 의존성을 나타낼 수 있다. 일례로, 복수의 이방 전도성 입자들의 강화된 전기 전도도의 축은 210의 제공하는 단계 동안 평균적으로 임의의 적절한 정렬 축과 적어도 부분적으로 정렬될 수 있다.
벌크 매트릭스-입자 복합체(98)는 또한 본 명세서에서 등방 전도성 매트릭스 재료(120)와 이방 전도성 입자들(130)의 혼합물(98)로 지칭될 수 있으며, 적어도 표준 온도 및 압력에서 고체 또는 벌크 고체일 수 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 등방 전도성 매트릭스 재료(120)는 적어도 일부, 대부분의, 실질적으로 대부분의 또는 심지어 모든 이방 전도성 입자들(130)을 둘러싸고 그리고/또는 캡슐화할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 이방 전도성 입자들(130)이 등방 전도성 매트릭스 재료(120) 내에 산재될 수 있다.
등방 전도성 매트릭스 재료(120)는 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)에 포함될 수 있고, 전기 전도성일 수 있고, 이방 전도성 입자들(130)과의 혼합물을 형성할 수 있고, 그리고/또는 이방 전도성 입자들을 둘러싸고, 지지하고 그리고/또는 캡슐화할 수 있는 임의의 적절한 재료 및/또는 조성물을 포함할 수 있다. 등방 전도성 매트릭스 재료(120)의 예들은 전기 전도성 재료, 전기 전도성 중합체, 전기 전도성 유리 및/또는 금속을 포함한다. 보다 구체적인 예들로서, 등방 전도성 매트릭스 재료(120)는 구리를 포함할 수 있고, 구리로 이루어질 수 있고 그리고/또는 본질적으로 구리로 이루어질 수 있다. 그러나 다른 금속들과 같은 다른 등방 전도성 매트릭스 재료들도 또한 본 개시의 범위 내에 있다.
이방 전도성 입자들(130)은 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)에 포함될 수 있는 임의의 적절한 재료 및/또는 조성물을 포함할 수 있다. 이는 강화된 전기 전도도의 축(170)을 포함할 수 있는 그리고/또는 나타낼 수 있는, 등방 전도성 매트릭스 재료(120)와의 혼합물을 형성할 수 있는, 그리고/또는 등방 전도성 매트릭스 재료에 의해 둘러싸이고, 지지되며 그리고/또는 캡슐화될 수 있는 임의의 적합한 재료 및/또는 조성물을 포함할 수 있다.
예들로서, 그리고 도 3에 개략적으로 예시된 바와 같이, 이방 전도성 입자들(130)은 복수의 개재된 흑연 영역들(140)을 포함할 수 있고, 이들로 구성될 수 있고 그리고/또는 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 개재된 흑연 영역들(140)은 임의의 적절한 형태의 도핑된 흑연을 포함할 수 있거나 임의의 적절한 형태의 도핑된 흑연일 수 있다. 일례로, 개재된 흑연 영역들(140)은 복수의 그래핀 층들(142) 및 개재된 도펀트(160)를 포함할 수 있다. 각각의 그래핀 층(142)은 각각의 표면 평면(144)을 가질 수 있고 그리고/또는 이를 한정할 수 있으며; 주어진 개재된 흑연 영역(140) 내에서 표면 평면들(144)은 서로 평행하거나 적어도 실질적으로 평행할 수 있다. 달리 말하면, 개재된 흑연 영역들(140)은 그래핀 층들(142)의 적층된 스택을 한정할 수 있는 복수의 그래핀 층들(142)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 개재된 흑연 영역들(140)은 환원된 그래핀 산화물 및/또는 다른 적절한 흑연 재료들을 포함하거나 환원된 그래핀 산화물 및/또는 다른 적절한 흑연 재료들일 수 있다. 이방 전도성 입자들(130) 및/또는 매트릭스 재료(120)의 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)의 추가 예들은 ELECTRICAL CONDUCTORS AND METHODS OF FORMING THEREOF라는 명칭으로 2014년 1월 9일자 출원된 미국 특허 출원 제14/151,229호, 및 SYSTEM AND METHOD OF FORMING ELECTRICAL INTERCONNECTS라는 명칭으로 2016년 2월 3일자 출원된 미국 특허 출원 제 15/014,096호에 개시되어 있으며, 이 출원들의 완전한 개시들은 이로써 참조로 포함된다.
개재된 도펀트(160)는 개재된 도펀트(160)를 포함하지 않는 흑연 영역들에 비해 개재된 흑연 영역들(140)의 전기 전도도를 강화하도록 선택될 수 있다. 이러한 전기 전도도의 강화는 개재된 흑연 영역들(140)이, 특히 (예를 들어, 도 3의 X-Y 평면 내에서) 표면 평면들(144)에 평행한 방향들에서 높은 전기 전도도를 나타내게 할 수 있다. 달리 말하면, 그리고 이방 전도성 입자들(130)이 개재된 흑연 영역들(140)을 포함할 때, 도 2에 예시된 강화된 전기 전도도의 축(170)은 표면 평면들(144)에 평행하게, 표면 평면들(144)에 적어도 실질적으로 평행하게, 그리고/또는 표면 평면들(144) 내의 임의의 적절한 방향으로 연장될 수 있다.
개재된 도펀트(160)는 개재된 흑연 영역들(140)의 전기 전도도를 강화할 수 있는 임의의 적절한 도펀트를 포함하거나 그러한 도펀트일 수 있다. 예들로서, 개재된 도펀트(160)는 브롬, 칼륨, 루비듐, 세슘, 리튬, 요오드, 염소, 질산, 비소 펜타플로라이드, 황산, 안티몬 펜타클로라이드, 철(ⅲ) 염화물 및/또는 알루미늄 염화물이거나 이들을 포함할 수 있지만, 다른 개재된 도펀트들(160)도 또한 본 개시의 범위 내에 있다.
개재된 흑연 영역들(140)은 비교적 높은 전기 전도도들을 나타낼 수 있는 동시에, 일반적인 금속 전기 전도체들보다 상당히 더 가볍다. 예들로서, 도펀트로서 브롬을 포함하는 개재된 흑연 영역들(140)은 3×106S/m(siemens/m) 내지 1×108S/m의 벌크 전기 전도도들을 나타낼 수 있다. 이는 예를 들어, 대략 5.8×107S/m인 순수한 구리의 전기 전도도와 비교할 만하다. 추가로, 개재된 흑연 영역들(140)은 또한 순수한 구리의 약 1/4인 밀도를 갖는다. 따라서 개재된 흑연 영역들(140)은 순수한 구리와 비교할 만한 벌크 전기 전도도를 나타낼 수 있지만, 순수한 구리보다 상당히 더 가벼울 수 있다.
개재된 흑연 영역들(140)을 포함하는 벌크 매트릭스-입자 복합체들(98)은 5.5×107S/m(siemens/m) 내지 1.45×108S/m의 벌크 전기 전도도들을 나타낼 수 있다. 이는 순수한 구리의 전기 전도도와 비교할 때 상당한 개선이다. 추가로, 그리고 개재된 흑연 영역들(140)이 순수한 구리보다 상당히 더 가볍기 때문에, 벌크 매트릭스-입자 복합체는 또한 순수한 구리보다 상당히 더 가벼울 수 있다. 일례로, 40 중량 백분율의 브롬 개재 흑연 및 60 중량 백분율의 구리인 벌크 매트릭스-입자 복합체는 1.45S/c의 전기 전도도 및 단지 3.43g/㎤의 밀도를 나타낼 수 있다.
추가 예들로서, 그리고 도 4에 개략적으로 예시된 바와 같이, 이방 전도성 입자들(130)은 복수의 탄소 나노튜브들(150)을 포함할 수 있고, 이들로 구성될 수 있고 그리고/또는 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 이들의 전도도를 강화하기 위해, 탄소 나노튜브들은 도펀트(160)를 포함할 수 있다. 도펀트(160)의 예들은 본 명세서에서 개재된 도펀트(160)를 참조로 개시된다. 도 4에 예시된 바와 같이, 탄소 나노튜브들(150)은 나노튜브 세로 축(152)을 가질 수 있고 그리고/또는 이를 한정할 수 있으며, 강화된 전도도의 축(170)은 나노튜브 세로 축(152)을 따를 수 있고, 적어도 실질적으로 이를 따를 수 있고 그리고/또는 이에 평행할 수 있다. 나노튜브 세로 축(152)은 또한 나노튜브 연장 축(152) 및/또는 나노튜브 연장된 축(152)일 수 있고 또는 본 명세서에서 이들로 지칭될 수 있다.
도 1로 돌아가면, 210에서의 제공하는 단계는 임의의 적절한 기준들에 기초하여 벌크 매트릭스-입자 복합체에 대한 임의의 적절한 상대적 조성을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다는 것이 본 개시의 범위 내에 있다. 일례로, 210에서의 제공하는 단계는 (도 2의 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)와 같은) 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 (도 2의 등방 전도성 매트릭스 재료(120)와 같은) 등방 전도성 매트릭스 재료의 중량 백분율을 선택하는 단계, 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 (도 2의 이방 전도성 입자들(130)과 같은) 이방 전도성 입자들의 중량 백분율을 선택하는 단계, 및/또는 복수의 이방 전도성 입자들 내의 (도 3 - 도 4의 개재된 도펀트(160)와 같은) 도펀트의 원자 백분율을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 선택은 연장된 전기 전도체의 원하는 전기 전도도, 연장된 전기 전도체의 원하는 밀도 및/또는 연장된 전기 전도체의 하나 또는 그보다 많은 원하는 기계적 특성들에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.
예들로서, 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 등방 전도성 매트릭스 재료의 중량 백분율은 적어도 40wt%, 적어도 50wt%, 적어도 60wt%, 적어도 70wt%, 적어도 80wt% 및/또는 적어도 90wt%일 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 등방 전도성 매트릭스 재료의 중량 백분율은 최대한 95wt%, 최대한 90wt%, 최대한 80wt%, 최대한 70wt% 및/또는 최대한 60wt%일 수 있다.
추가 예들로서, 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 복수의 이방 전도성 입자들의 중량 백분율은 적어도 5wt%, 적어도 10wt%, 적어도 15wt%, 적어도 20wt%, 적어도 25wt%, 적어도 30wt%, 적어도 35wt% 및/또는 적어도 40wt%일 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 복수의 이방 전도성 입자들의 중량 백분율은 최대한 60wt%, 최대한 50wt%, 최대한 40wt%, 최대한 30wt%, 최대한 20wt% 및/또는 최대한 10wt%일 수 있다.
추가 예들로서, 복수의 이방 전도성 입자들 내의 도펀트의 원자 백분율은 적어도 1at%, 적어도 2at%, 적어도 3at%, 적어도 4at%, 적어도 5at%, 적어도 6at%, 적어도 7at%, 적어도 8at%, 적어도 9at%, 적어도 10at% 또는 적어도 11at%일 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 복수의 이방 전도성 입자들 내의 도펀트의 원자 백분율은 최대한 12at%, 최대한 11at%, 최대한 10at%, 최대한 9at%, 최대한 8at%, 최대한 7at%, 최대한 6at%, 최대한 5at%, 최대한 4at%, 최대한 3at% 또는 최대한 2at%일 수 있다.
계속해서 도 1을 참조하면, 220에서 벌크 매트릭스-입자 복합체를 연장된 전기 전도체로 형성하는 단계는 세로 축을 갖고, 나타내고 그리고/또는 한정하는 연장된 전기 전도체로 벌크 매트릭스-입자 복합체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은 연장된 전기 전도체를 형성 및/또는 한정하기 위해 세로 축을 따라 벌크 매트릭스-입자 복합체를 길게 하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은 도 5 - 도 6에 예시되어 있다. 도 5에 예시된 바와 같이, 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)는 세로 축(102)을 따라 길어져, 도 6에 예시된 연장된 전기 전도체(100)를 한정할 수 있다. 연장된 전기 전도체(100)는 세로 축(102)을 한정하며 등방 전도성 매트릭스 재료(120) 및 이방 전도성 입자들(130)로 형성될 수 있는 전도체 바디(110)를 포함할 수 있다. 세로 축(102)은 또한 연장 축(102) 및/또는 연장된 축(102)일 수 있고 또는 본 명세서에서 이들로 지칭될 수 있다.
220에서의 형성하는 단계는 임의의 적절한 방식으로 달성될 수 있다. 일례로, 그리고 도 7에 예시된 바와 같이, 220에서의 형성하는 단계는 압출 프로세스(300)를 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 조건들 하에서, 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 압출 다이(320)를 통과하게 밀도록 그리고/또는 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 압출 다이(320)를 통과하여 압출시키도록 압출력(310)이 이용됨으로써, 연장된 전기 전도체(100)를 형성 및/또는 한정할 수 있다.
다른 예로서, 그리고 도 8에 예시된 바와 같이, 220에서의 형성하는 단계는 드로잉 프로세스 및/또는 풀트루전 프로세스(400)를 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 조건들 하에서, 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 드로잉 및/또는 풀트루전 다이(420)를 통과하게 끌어당기도록 드로잉 및/또는 풀트루전 힘(410)이 이용됨으로써, 연장된 전기 전도체(100)를 형성 및/또는 한정할 수 있다.
또 다른 예로서, 220에서의 형성하는 단계는 튜브 세로 축을 한정하는 복합체 충전 튜브를 한정하도록 벌크 매트릭스-입자 복합체로 중공 튜브 또는 중공 유리 튜브를 채우는 단계를 포함할 수 있다. 220에서의 형성하는 단계는 복합체 충전 튜브를 가열한 다음, 튜브 세로 축을 따라 복합체 충전 튜브를 늘려 복합체 충전 튜브를 길게 하고 그리고/또는 연장된 전기 전도체를 한정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그 다음, 220에서의 형성하는 단계는 연장된 전기 전도체를 중공 튜브로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이것은 도 9 - 도 11에 예시되며, 본 명세서에서는 테일러 방법(500), 테일러 프로세스(500) 및/또는 프로세스(500)로 지칭될 수 있다. 도 9에 예시된 바와 같이, 중공 튜브(510)는 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)로 채워져, 연장 축(504) 및/또는 연장된 축(504)일 수 있고 또는 본 명세서에서는 또한 이들로 지칭될 수 있는 튜브 세로 축(504)을 한정하는 복합체 충전 튜브(502)를 한정할 수 있다. 그 다음, 복합체 충전 튜브(502)는 가열될 수 있으며, 도 10에 예시된 바와 같이 튜브 세로 축(504)을 따라 늘어나 연장된 전기 전도체(100)를 형성 및/또는 한정할 수 있다. 그 다음, 그리고 도 11에 예시된 바와 같이, 연장된 전기 전도체(100)가 중공 튜브(510)로부터 분리될 수 있다.
230에서 이방 전도성 입자들을 정렬하는 단계는 벌크 매트릭스-입자 복합체 내에 존재하고 그리고/또는 연장된 전기 전도체 내에 존재하는 복수의 이방 전도성 입자들을 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 축이 연장된 전기 전도체의 세로 축과 정렬되거나 적어도 실질적으로 정렬되도록 복수의 이방 전도성 입자들을 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. 강화된 전기 전도도의 축의 이러한 정렬은 연장된 전기 전도체의 전기 전도도를 그 세로 축을 따라 벌크 매트릭스-입자 복합체의 전기 전도도보다 더 큰 값으로 증가시킬 수 있다.
230에서의 정렬하는 단계는 임의의 적절한 방식으로 그리고/또는 방법들(200) 동안 임의의 적절한 시퀀스로 달성될 수 있다는 것이 본 개시의 범위 내에 있다. 일례로, 230에서의 정렬하는 단계는 220에서의 형성하는 단계일 수 있고 또는 이와 동시에 또는 적어도 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 다른 예로서, 230에서의 정렬하는 단계는 220에서의 형성하는 단계가 230에서의 정렬하는 단계를 발생 및/또는 생성할 때와 같이, 220에서의 형성하는 단계에 응답하거나 220에서의 형성하는 단계의 결과일 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 그리고 도 2 및 도 5 - 도 6에 예시된 바와 같이, 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)의 연장은 연장된 전기 전도체(100)의 세로 축(102)을 따라 이방 전도성 입자들(130)의 강화된 전도도의 축(170)의 정렬을 자연스럽게 야기, 발생 및/또는 생성하여, 1.45×108S/m보다 더 큰 전도도를 갖는 연장된 전도체를 제조할 수 있다. 다른 보다 구체적인 예로서, 그리고 도 7 및 도 8에 예시된 바와 같이, 도 7의 압출 다이(320)를 통한 그리고/또는 도 8의 드로잉 및/또는 풀트루전 다이(420)를 통한 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)의 움직임은 연장된 전기 전도체(100)의 세로 축(102)을 따라 이방 전도성 입자들(130)의 강화된 전도도의 축(170)의 정렬을 자연스럽게 야기, 발생 및/또는 생성할 수 있다. 또 다른 보다 구체적인 예로서, 그리고 도 9 - 도 11에 예시된 바와 같이, 튜브 세로 축(504)을 따르는 복합체 충전 튜브(502)의 연장은 연장된 전기 전도체(100)의 세로 축(102)을 따라 이방 전도성 입자들(130)의 강화된 전기 전도도의 축(170)의 정렬을 자연스럽게 야기, 발생 및/또는 생성할 수 있다.
달리 말하면, 230에서의 정렬하는 단계는 220에서의 형성하는 단계 동안 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)의 전단, 유동 및/또는 변형의 결과일 수 있다. 그러나 이는 필수는 아니며, 230에서의 정렬하는 단계가 220에서의 형성하는 단계 이전 및/또는 이후에 수행될 수 있는 것이 본 개시의 범위 내에 있다.
230에서의 정렬하는 단계는 임의의 적당한 범위로 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. 일례로, 230에서의 정렬하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축이 연장된 전기 전도체의 세로 축에 평행하거나 평균적으로 평행하거나, 또는 적어도 실질적으로 평행하도록 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 230에서의 정렬하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들의 평균 배향이 연장된 전기 전도체의 전기 전도도를 그 세로 축을 따라 1.45×108S/m보다 더 크게 강화하도록 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 230에서의 정렬하는 단계는 그 세로 축을 따라 측정된, 연장된 전기 전도체의 전기 전도도가 벌크 매트릭스-입자 복합체의 전기 전도도보다 더 크도록 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 그리고 도 12에 예시된 바와 같이, 230에서의 정렬하는 단계는 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)과, 연장된 전기 전도체의 세로 축(102)에 평행한 대응하는 라인(174) 사이의 교차 각(172)의 평균(average 또는 mean) 값이 임계 평균 각 미만이 되도록 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. 임계 평균 각의 예들은 30도 미만, 25도 미만, 20도 미만, 15도 미만, 10도 미만, 5도 미만 및/또는 1도 미만의 임계 평균 각들을 포함한다.
도 3의 개재된 흑연 영역들(140)을 참조로 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 개재된 흑연 영역들(140)의 벌크 전기 전도도는 구리와 같은 금속들의 벌크 전기 전도도에 접근할 수 있다. 또한, 개재된 흑연 영역들(140)의 전기 전도도는 도 3의 표면 평면들(144)의 방향(즉, 도 1의 강화된 전기 전도도(170)의 방향)에서 측정될 때 벌크 전기 전도도보다 상당히 더 높을 수 있다. 이에 따라, 230에서의 정렬하는 단계는 벌크 매트릭스-입자 복합체와 비교할 때 크게 강화된 전기 전도도들을 갖는 연장된 전기 전도체들을 발생 및/또는 생성할 수 있다. 달리 말하면, 연장된 전기 전도체(100)의 세로 축(102)을 따르는 이방 전도성 입자들(130)의 강화된 전도도의 축(170)의 정렬은 연장된 전기 전도체(100)를 통하는 그리고 그 세로 축(102)을 따르는 전류 흐름에 대한 저항을 감소시킬 수 있다.
또한 논의한 바와 같이, 개재된 흑연 영역들(140)의 밀도는 구리와 같은 많은 금속들보다 현저히 낮을 수 있다. 이에 따라, 230에서의 정렬하는 단계는 많은 금속 전도체들과 비교할 때 크게 강화된 전기 전도도들을 가질 수 있고, 많은 금속 전도체들보다 상당히 더 가벼울 수 있으며, 그리고/또는 많은 금속 전도체들과 비교할 때 크게 향상된 전도도 대 밀도비를 가질 수 있는 연장된 전기 전도체들을 발생 및/또는 생성할 수 있다.
220에서의 형성하는 단계 및 230에서의 정렬하는 단계에 후속하여, 그리고 220에서의 형성하는 단계 및/또는 230에서의 정렬하는 단계가 수행되는 정확한 메커니즘과는 무관하게, 연장된 전기 전도체(100)는 또한 본 명세서에서 와이어, 전도성 와이어, 전기 전도성 와이어 및/또는 도 6, 도 11 및 도 13에 예시된 바와 같이, 연장된 와이어(112)로 지칭될 수 있다. 달리 말하면, 220에서의 형성하는 단계는 벌크 매트릭스-입자 복합체를 와이어로, 전도성 와이어로, 전기 전도성 와이어로 그리고/또는 연장된 와이어로 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 연장된 전기 전도체(100) 또는 와이어(112)는 추가로 또는 대안으로, 세로 축(102)을 갖고 그리고/또는 세로 축(102)을 한정하는 임의의 적절한 전기 전도체일 수 있고 또는 이를 포함할 수 있다. 예들로서, 연장된 전기 전도체(100) 또는 와이어(112)는 또한 막대, 긴 막대, 연장된 막대, 피뢰침, 바, 스트랩, 자취, 기둥, 비아, 콘택 및/또는 분로일 수 있거나, 본 명세서에서는 이들로 지칭될 수 있다.
연장된 전기 전도체(100)는 원형 또는 적어도 실질적으로 원형 횡단면 형상을 가질 수 있고 그리고/또는 이를 한정할 수 있다. 달리 말하면, 220에서의 형성하는 단계는 연장된 전기 전도체가 원형 또는 적어도 실질적으로 원형 횡단면 형상을 갖도록 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
연장된 전기 전도체가 임의의 적절한 지름 또는 유효 지름을 가질 수 있고 그리고/또는 이를 한정할 수 있는 것, 그리고/또는 220에서의 형성하는 단계가 적절한 지름 및/또는 유효 지름을 갖는 연장된 전기 전도체를 형성하는 단계를 포함할 수 있는 것이 본 개시의 범위 내에 있다. 예들로서, 지름 또는 유효 지름은 적어도 0.5 밀리미터(㎜), 적어도 0.75㎜, 적어도 1㎜, 적어도 1.25㎜, 적어도 1.5㎜, 적어도 1.75㎜, 적어도 2㎜, 적어도 2.5㎜ 및/또는 적어도 3㎜일 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 지름 또는 유효 지름은 최대한 4㎜, 최대한 3.5㎜, 최대한 3㎜, 최대한 2.5㎜ 및/또는 최대한 2㎜일 수 있다. 그러나 0.5㎜ 미만 및/또는 4㎜ 초과의 지름들 또는 유효 지름들도 또한 본 개시의 범위 내에 있다.
240에서 유전체 코팅을 도포하는 단계는 연장된 전기 전도체의 외부 표면에 임의의 적절한 유전체 코팅을 도포하는 단계를 포함할 수 있으며, 도 13에 예시된다. 본 명세서에 예시된 바와 같이, 연장된 전기 전도체(100)는 전도체 바디(110)를 포함하고, 전도체 바디의 외부 표면은 유전체 코팅(180)에 의해 코팅, 커버 및/또는 적어도 부분적으로는 캡슐화된다. 이러한 구성은 연장된 전기 전도체(100)에 인접할 수 있는 다른 전기 전도체들로부터 연장된 전도체(100)를 전기적으로 절연할 수 있고 그리고/또는 연장된 전기 전도체(100)로부터의 그리고/또는 연장된 전기 전도체(100)로의 부주의에 의한 그리고/또는 의도하지 않은 전류의 전도를 방지할 수 있다. 유전체 코팅(180)으로 커버되는 연장된 전기 전도체들(100)은 또한 본 명세서에서 절연된 와이어(114)로 지칭될 수 있다. 유전체 코팅(180)의 예들은 임의의 적절한 유전체 재료, 전기적 절연 재료 및/또는 전기적 절연 중합체를 포함한다.
240에서의 도포하는 단계는 추가로 또는 대안으로, 연장된 전기 전도체를 유전체 튜빙의 길이에 삽입하는 단계를 포함할 수도 있고 또는 본 명세서에서 이러한 단계로 지칭될 수 있다. 이러한 조건들 하에서, 유전체 튜빙의 길이는 임의의 적절한 유전체 재료로 형성될 수 있으며, 그 예들이 본 명세서에 개시된다.
본 명세서에서 논의된 바와 같이, 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체들(100)은 금속 전도체들과 같은 종래의 전기 전도체들 및/또는 이방 전도성 입자들(130)을 포함하지 않는 금속 전도체들에 비해 몇 가지 이익들을 나타낼 수 있다. 이러한 이익들은 종래의 전기 전도체들과 비교할 때 동등한 또는 심지어 강화된 전기 전도도, 종래의 전기 전도체들과 비교할 때 감소된 밀도 및/또는 종래의 전기 전도체들과 비교할 때 향상된 전도도 대 밀도비를 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체들(100)을 다양한 서로 다른 애플리케이션들에 이용하는 것이 유리할 수 있다.
일례로, 도 14는 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체들(100)을 포함 및/또는 이용할 수 있는 전자 부품(190), 이를테면 인쇄 회로 기판(192)의 개략적 표현이다. 전자 부품(190)은 유전체 지지부(194) 및 유전체 지지부(194) 내에서 연장할 수 있는 복수의 전기 전도성 트레이스들(196)을 포함할 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 전기 전도성 트레이스들(196)은 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체(100)를 포함할 수 있고, 그러한 연장된 전기 전도체(100)일 수 있고, 그리고/또는 그러한 연장된 전기 전도체(100)로 형성될 수 있다. 도 14의 예에서, 전자 부품(190)은 복수의 패드들 또는 접촉 패드들(198)을 더 포함할 수 있고, 전기 전도성 트레이스들(196)은 대응하는 접촉 패드들(198) 사이로 연장할 수 있다.
다른 예로서, 도 15는 본 개시에 따른 연장된 전기 전도체들(100)을 포함 및/또는 이용할 수 있는 차량(186), 이를테면 항공기(188)의 개략적 표현이다. 일례로, 도 6, 도 11 및/또는 도 13의 연장된 전기 전도체들(100)은 차량(186)의 다양한 엘리먼트들을 전기적으로 상호 접속하는 데, 차량(186)을 정전기 및/또는 전자기 간섭(EMI: electromagnetic interference)/무선 주파수 간섭(RFI: radio frequency interference)으로부터 차폐하는 데, 그리고/또는 차량(186)의 하나 또는 그보다 많은 전기 부품들을 낙뢰의 직접적 또는 간접적 영향들로부터 차폐하는 데 이용될 수 있다. 다른 예로서, 차량(186)은 도 14의 하나 또는 그보다 많은 전자 부품들(190) 및/또는 인쇄 회로 기판들(192)을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 연장된 전기 전도체들(100)은 융착(fused deposition) 모델링 프로세스와 같은 첨삭 가공(additive manufacturing) 프로세스들에 이용될 수 있다는 것이 본 개시의 범위 내에 있다. 일례로, 그리고 도 14를 참조하면, 첨삭 가공 프로세스는 유전체 지지부(194)와 전기 전도성 트레이스들(196) 모두를 형성할 수 있으며, 본 개시에 따라 전자 부품들(190) 및/또는 인쇄 회로 기판들(192)을 순차적으로 형성하는데 이용될 수 있다.
이 예에서, 전기 전도성 트레이스들(196)은, 주어진 전기 전도성 트레이스(196)의 단면적을 증가시키는 데 그리고/또는 서로 다른 방향들로 연장하는 전기 전도성 트레이스의 부분들을 한정하는 데 이용되는 다양한 층들로 층별(layer-by-layer) 방식으로 형성될 수 있지만, 필수적이지는 않다. 전기 전도성 트레이스들(196)의 조성물이 횡단면에 걸쳐 그리고/또는 그 길이를 따라 균일하거나 적어도 실질적으로 균일할 수 있다는 것이 본 개시의 범위 내에 있다. 대안으로, 그리고 전기 전도성 트레이스가 층별 방식으로 형성될 때, 전기 전도성 트레이스의 조성물이 횡단면에 걸쳐 그리고/또는 그 길이를 따라 변할 수 있다는 것도 또한 본 개시의 범위 내에 있다. 일례로, 전기 전도성 트레이스들(196) 내의 이방 전도성 입자들의 농도는 횡단면에 걸쳐 그리고/또는 그 길이를 따라 변할 수 있고, 의도적으로 변할 수 있고, 그리고/또는 체계적으로 변할 수 있다. 이러한 구성은 횡단면에 걸쳐 그리고/또는 그 길이를 따라 저항과 같은 제어된, 조절된 그리고/또는 명시된 전기적 특성들을 갖는 전기 전도성 트레이스들의 형성을 허용할 수 있다.
다른 예로서, 그리고 도 15를 참조하면, 차량(186) 및/또는 항공기(188)의 하나 또는 그보다 많은 컴포넌트들은 첨삭 가공 프로세스를 통해 형성될 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 차량(186)의 외부 표면 또는 외피(189)는 유전체 지지부(194)와 연장된 전기 전도체들(100) 모두가 순차적으로 적용되어 외피(189)를 형성 및/또는 한정하는 첨삭 가공 프로세스를 통해 형성될 수 있다. 이러한 구성은 외피(189)가 차량(186)에 대한 전기 차폐물로서 기능하게 할 수 있고 그리고/또는 하나 또는 그보다 많은 전류들이 외피(189)를 통해 차량(186)의 다양한 부분들 및/또는 영역들 사이로 전달되게 할 수 있다.
본 개시에 따른 발명의 요지의 예들은 다음에 열거된 단락들에서 설명된다:
A1. 연장된 전기 전도체를 한정하는 방법은:
벌크 매트릭스-입자 복합체를 제공하는 단계 ― 벌크 매트릭스-입자 복합체는,
(ⅰ) 등방 전도성 또는 적어도 실질적으로 등방 전도성 매트릭스 재료; 및
(ⅱ) 복수의 이방 전도성 입자들을 포함하며, 복수의 이방 전도성 입자들 중 각각의 이방 전도성 입자는 강화된 전기 전도도의 각각의 축을 한정하고, 각각의 이방 전도성 입자의 전기 전도도는 강화된 전기 전도도의 각각의 축과는 상이한 적어도 하나의 다른 방향에서의 이방 전도성 입자의 전기 전도도보다는 강화된 전기 전도도의 각각의 축을 따라 더 큼 ―;
벌크 매트릭스-입자 복합체를 세로 축을 한정하는 연장된 전기 전도체로 형성하는 단계; 및
복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축이 연장된 전기 전도체의 세로 축과 정렬되거나 적어도 실질적으로 정렬되도록 복수의 이방 전도성 입자들을 정렬하는 단계를 포함한다.
A2. 단락 A1의 방법에서, 제공하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축이 벌크 매트릭스-입자 복합체 내에서 랜덤하거나 적어도 실질적으로 랜덤하도록(또는 정렬하는 단계 전에) 제공하는 단계를 포함한다.
A3. 단락 A1 또는 단락 A2의 방법에서, 제공하는 단계는,
(ⅰ) 벌크 매트릭스-입자 복합체가 등방 전도성 매트릭스 재료와 복수의 이방 전도성 입자들의 혼합물인 것;
(ⅱ) 등방 전도성 매트릭스 재료가 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 복수의 이방 전도성 입자들을 둘러싸는 것;
(ⅲ) 등방 전도성 매트릭스 재료가 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 복수의 이방 전도성 입자들을 캡슐화하는 것; 그리고
(ⅳ) 복수의 이방 전도성 입자들이 등방 전도성 매트릭스 재료 내에 산재되는 것 중 적어도 하나가 이루어지도록 제공하는 단계를 포함한다.
A4. 단락 A1 - 단락 A3 중 임의의 단락의 방법에서, 제공하는 단계는 벌크 매트릭스-입자 복합체가 벌크 고체가 되도록 제공하는 단계를 포함한다.
A5. 단락 A1 - 단락 A4 중 임의의 단락의 방법에서, 제공하는 단계는 등방 전도성 매트릭스 재료가 전기 전도성 재료, 전기 전도성 중합체, 전기 전도성 유리 및 금속 중 적어도 하나를 포함하도록 제공하는 단계를 포함한다.
A6. 단락 A1 - 단락 A5 중 임의의 단락의 방법에서, 제공하는 단계는 등방 전도성 매트릭스 재료가 구리를 포함하는 것, 구리로 구성되는 것, 그리고 본질적으로 구리로 구성되는 것 중 적어도 하나가 이루어지도록 제공하는 단계를 포함한다.
A7. 단락 A1 - 단락 A6 중 임의의 단락의 방법에서, 제공하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들이 복수의 개재된 흑연 영역들을 포함하는 것, 복수의 개재된 흑연 영역들로 구성되는 것, 그리고 본질적으로 복수의 개재된 흑연 영역들로 구성되는 것 중 적어도 하나가 이루어지도록 제공하는 단계를 포함한다.
A8. 단락 A7의 방법에서, 제공하는 단계는 복수의 개재된 흑연 영역들 각각이 개재된 도펀트를 포함하도록 제공하는 단계를 포함하고, 선택적으로, 개재된 도펀트는 개재된 흑연 영역들의 전기 전도도를 강화된 전기 전도도의 축을 따라 강화하도록 선택된다.
A9. 단락 A8의 방법에서, 제공하는 단계는 개재된 도펀트가 브롬을 포함하거나 브롬이 되도록 제공하는 단계를 포함한다.
A10. 단락 A7 - 단락 A9 중 임의의 단락의 방법에서, 복수의 개재된 흑연 영역들 각각은 복수의 그래핀 층들을 포함하고, 복수의 그래핀 층들 각각은 각각의 표면 평면을 한정하고, 복수의 개재된 흑연 영역들의 주어진 개재된 흑연 영역 내의 복수의 그래핀 층들 각각에 대한 각각의 표면 평면은 주어진 개재된 흑연 영역 내의 각각의 다른 그래핀 층의 각각의 표면 평면에 평행하거나 적어도 실질적으로 평행하며, 추가로, 주어진 개재된 흑연 영역의 강화된 전기 전도도의 축은 복수의 그래핀 층들 각각에 대한 각각의 표면 평면에 평행하거나 적어도 실질적으로 평행하다.
A11. 단락 A1 - 단락 A10 중 임의의 단락의 방법에서, 제공하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들이 복수의 탄소 나노튜브들을 포함하는 것, 복수의 탄소 나노튜브들로 구성되는 것, 그리고 본질적으로 복수의 탄소 나노튜브들로 구성되는 것 중 적어도 하나가 이루어지도록 제공하는 단계를 포함한다.
A12. 단락 A11의 방법에서, 제공하는 단계는 복수의 탄소 나노튜브들 각각이 개재된 도펀트를 포함하도록 제공하는 단계를 포함하고, 선택적으로, 개재된 도펀트는 복수의 탄소 나노튜브들의 전기 전도도를 강화하도록 선택된다.
A13. 단락 A12의 방법에서, 제공하는 단계는 개재된 도펀트가 브롬을 포함하거나 브롬이 되도록 제공하는 단계를 포함한다.
A14. 단락 A11 - 단락 A13 중 임의의 단락의 방법에서, 복수의 탄소 나노튜브들 각각은 각각의 나노튜브 세로 축을 한정하고, 추가로, 강화된 전도도의 축은 복수의 탄소 나노튜브들 각각에 대한 각각의 나노튜브 세로 축을 따르거나 적어도 실질적으로 따른다.
A15. 단락 A1 - 단락 A14 중 임의의 단락의 방법에서, 이 방법은 연장된 전기 전도체의 원하는 전기 전도도, 연장된 전기 전도체의 원하는 밀도 및 연장된 전기 전도체의 하나 또는 그보다 많은 원하는 기계적 특성들 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 등방 전도성 매트릭스 재료의 중량 백분율을 선택하는 단계를 더 포함한다.
A16. 단락 A1 - 단락 A15 중 임의의 단락의 방법에서, 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 등방 전도성 매트릭스 재료의 중량 백분율은:
(ⅰ) 적어도 40wt%, 적어도 50wt%, 적어도 60wt%, 적어도 70wt%, 적어도 80wt% 또는 적어도 90wt%; 그리고
(ⅱ) 최대한 95wt%, 최대한 90wt%, 최대한 80wt%, 최대한 70wt% 또는 최대한 60wt% 중 적어도 하나이다.
A17. 단락 A1 - 단락 A16 중 임의의 단락의 방법에서, 이 방법은 연장된 전기 전도체의 원하는 전기 전도도, 연장된 전기 전도체의 원하는 밀도 및 연장된 전기 전도체의 하나 또는 그보다 많은 원하는 기계적 특성들 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 복수의 이방 전도성 입자들의 중량 백분율을 선택하는 단계를 더 포함한다.
A18. 단락 A1 - 단락 A17 중 임의의 단락의 방법에서, 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 복수의 이방 전도성 입자들의 중량 백분율은:
(ⅰ) 적어도 5wt%, 적어도 10wt%, 적어도 15wt%, 적어도 20wt%, 적어도 25wt%, 적어도 30wt%, 적어도 35wt% 또는 적어도 40wt%; 그리고
(ⅱ) 최대한 60wt%, 최대한 50wt%, 최대한 40wt%, 최대한 30wt%, 최대한 20wt% 또는 최대한 10wt% 중 적어도 하나이다.
A19. 단락 A1 - 단락 A18 중 임의의 단락의 방법에서, 이 방법은 연장된 전기 전도체의 원하는 전기 전도도, 연장된 전기 전도체의 원하는 밀도 및 연장된 전기 전도체의 하나 또는 그보다 많은 원하는 기계적 특성들 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 이방 전도성 입자들 내의 개재된 도펀트의 원자 백분율을 선택하는 단계를 더 포함한다.
A20. 단락 A1 - 단락 A19 중 임의의 단락의 방법에서, 복수의 이방 전도성 입자들 내의 개재된 도펀트의 원자 백분율은:
(ⅰ) 적어도 1at%, 적어도 2at%, 적어도 3at%, 적어도 4at%, 적어도 5at%, 적어도 6at%, 적어도 7at%, 적어도 8at%, 적어도 9at%, 적어도 10at% 또는 적어도 11at%; 그리고
(ⅱ) 최대한 12at%, 최대한 11at%, 최대한 10at%, 최대한 9at%, 최대한 8at%, 최대한 7at%, 최대한 6at%, 최대한 5at%, 최대한 4at%, 최대한 3at% 또는 최대한 2at% 중 적어도 하나이다.
A21. 단락 A1 - 단락 A20 중 임의의 단락의 방법에서, 형성하는 단계는 연장된 전기 전도체를 한정하기 위해 세로 축을 따라 벌크 매트릭스-입자 복합체를 길게 하는 단계를 포함한다.
A22. 단락 A1 - 단락 A21 중 임의의 단락의 방법에서, 형성하는 단계는,
(ⅰ) 벌크 매트릭스-입자 복합체를 압출 다이를 통과하여 압출시키는 단계;
(ⅱ) 벌크 매트릭스-입자 복합체를 드로잉 다이를 통과하게 끌어당기는 단계; 및
(ⅲ) 벌크 매트릭스-입자 복합체를 풀트루전 다이를 통과하게 풀트루딩(pultruding)하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
A23. 단락 A1 - 단락 A22 중 임의의 단락의 방법에서, 형성하는 단계는,
(ⅰ) 튜브 세로 축을 한정하는 복합체 충전 튜브를 한정하도록 벌크 매트릭스-입자 복합체로 중공 튜브를 채우는 단계;
(ⅱ) 복합체 충전 튜브를 가열하는 단계;
(ⅲ) 복합체 충전 튜브를 길게 하고 연장된 전기 전도체를 한정하도록 튜브 세로 축을 따라 복합체 충전 튜브를 늘리는 단계; 및
(ⅳ) 선택적으로, 연장된 전기 전도체를 중공 튜브로부터 분리하는 단계를 포함한다.
A24. 단락 A1 - 단락 A23 중 임의의 단락의 방법에서, 중공 튜브는 중공 유리 튜브를 포함한다.
A25. 단락 A1 - 단락 A24 중 임의의 단락의 방법에서, 연장된 전기 전도체는 전도성 와이어를 포함하거나 전도성 와이어이다.
A26. 단락 A1 - 단락 A25 중 임의의 단락의 방법에서, 형성하는 단계는 연장된 전기 전도체가 원형 또는 적어도 실질적으로 원형 횡단면 형상을 갖도록 형성하는 단계를 포함한다.
A27. 단락 A1 - 단락 A26 중 임의의 단락의 방법에서, 형성하는 단계는 연장된 전기 전도체의 지름 또는 유효 지름이:
(ⅰ) 적어도 0.5 밀리미터(㎜), 적어도 0.75㎜, 적어도 1㎜, 적어도 1.25㎜, 적어도 1.5㎜, 적어도 1.75㎜, 적어도 2㎜, 적어도 2.5㎜ 또는 적어도 3㎜; 및
(ⅱ) 최대한 4㎜, 최대한 3.5㎜, 최대한 3㎜, 최대한 2.5㎜ 또는 최대한 2㎜ 중 적어도 하나가 되도록 형성하는 단계를 포함한다.
A28. 단락 A1 - 단락 A27 중 임의의 단락의 방법에서, 정렬하는 단계는 형성하는 단계와 동시에 발생하거나 적어도 실질적으로 동시에 발생한다.
A29. 단락 A1 - 단락 A28 중 임의의 단락의 방법에서, 정렬하는 단계는 형성하는 단계에 응답한다.
A30. 단락 A1 - 단락 A29 중 임의의 단락의 방법에서, 형성하는 단계는 정렬하는 단계를 발생시킨다.
A31. 단락 A1 - 단락 A30 중 임의의 단락의 방법에서, 정렬하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축이 연장된 전기 전도체의 세로 축에 평행하거나 적어도 실질적으로 평행하도록 정렬하는 단계를 포함한다.
A32. 단락 A1 - 단락 A31 중 임의의 단락의 방법에서, 정렬하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축과, 연장된 전기 전도체의 세로 축에 평행한 대응하는 라인 사이의 교차 각의 평균 값이 임계 평균 각 미만이 되도록 정렬하는 단계를 포함한다.
A33. 단락 A32의 방법에서, 임계 평균 각은 30도 미만, 25도 미만, 20도 미만, 15도 미만, 10도 미만, 5도 미만 또는 1도 미만이다.
A34. 단락 A1 - 단락 A33 중 임의의 단락의 방법에서, 정렬하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들의 평균 배향이 연장된 전기 전도체의 세로 축을 따라 전기 전도를 강화하도록 정렬하는 단계를 포함한다.
A35. 단락 A1 - 단락 A34 중 임의의 단락의 방법에서, 정렬하는 단계는 그 세로 축을 따라 측정된, 연장된 전기 전도체의 전기 전도도가 벌크 매트릭스-입자 복합체의 전기 전도도보다 더 크도록 정렬하는 단계를 포함한다.
A36. 단락 A1 - 단락 A35 중 임의의 단락의 방법에서, 이 방법은 연장된 전기 전도체의 외부 표면에 유전체 코팅을 도포하는 단계를 더 포함한다.
A37. 단락 A1 - 단락 A36 중 임의의 단락의 방법에 의해 연장된 전기 전도체가 형성된다.
B1. 연장된 전기 전도체는:
세로 축을 한정하는 전도체 바디를 포함하며, 전도체 바디는:
(ⅰ) 등방 전도성 매트릭스 재료; 및
(ⅱ) 등방 전도성 매트릭스 재료 내에 산재된 복수의 이방 전도성 입자들을 포함하며, 복수의 이방 전도성 입자들 중 각각의 이방 전도성 입자는 강화된 전기 전도도의 각각의 축을 한정하고, 추가로, 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 축은 전도체 바디의 세로 축과 정렬되거나 적어도 실질적으로 정렬된다.
B2. 단락 B1의 연장된 전기 전도체에서, 전도체 바디는 전도성 와이어를 한정한다.
B3. 단락 B1 또는 단락 B2의 연장된 전기 전도체에서, 전도체 바디는 원형 또는 적어도 실질적으로 원형 횡단면 형상을 갖는다.
B4. 단락 B1 - 단락 B3 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 전도체 바디는:
(ⅰ) 적어도 0.5 밀리미터(㎜), 적어도 0.75㎜, 적어도 1㎜, 적어도 1.25㎜, 적어도 1.5㎜, 적어도 1.75㎜, 적어도 2㎜, 적어도 2.5㎜ 또는 적어도 3㎜; 및
(ⅱ) 최대한 4㎜, 최대한 3.5㎜, 최대한 3㎜, 최대한 2.5㎜ 또는 최대한 2㎜ 중 적어도 하나의 지름 또는 유효 지름을 갖는다.
B5. 단락 B1 - 단락 B4 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 연장된 전기 전도체는 전도체 바디의 외부 표면을 커버하는 유전체 코팅을 더 포함한다.
B6. 단락 B1 - 단락 B5 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 등방 전도성 매트릭스 재료는 전기 전도성 중합체, 전기 전도성 유리 및 금속 중 적어도 하나를 포함한다.
B7. 단락 B1 - 단락 B6 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 등방 전도성 매트릭스 재료는 구리를 포함하는 것, 구리로 구성되는 것, 그리고 본질적으로 구리로 구성되는 것 중 적어도 하나가 이루어진다.
B8. 단락 B1 - 단락 B7 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 복수의 이방 전도성 입자들은 복수의 개재된 흑연 영역들을 포함하는 것, 복수의 개재된 흑연 영역들로 구성되는 것, 그리고 본질적으로 복수의 개재된 흑연 영역들로 구성되는 것 중 적어도 하나가 이루어진다.
B9. 단락 B8의 연장된 전기 전도체에서, 복수의 개재된 흑연 영역들 각각은 개재된 도펀트를 포함하고, 선택적으로, 개재된 도펀트는 강화된 전기 전도도의 축에서의 개재된 흑연 영역들의 전기 전도도를 강화하도록 선택된다.
B10. 단락 B9의 연장된 전기 전도체에서, 개재된 도펀트는 브롬을 포함하거나 브롬이다.
B11. 단락 B8 - 단락 B10 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 복수의 개재된 흑연 영역들 각각은 복수의 그래핀 층들을 포함하고, 복수의 그래핀 층들 각각은 각각의 표면 평면을 한정하고, 복수의 개재된 흑연 영역들의 주어진 개재된 흑연 영역 내의 복수의 그래핀 층들 각각에 대한 각각의 표면 평면은 주어진 개재된 흑연 영역 내의 각각의 다른 그래핀 층의 각각의 표면 평면에 평행하거나 적어도 실질적으로 평행하며, 추가로, 주어진 개재된 흑연 영역의 강화된 전기 전도도의 축은 복수의 그래핀 층들 각각에 대한 각각의 표면 평면에 평행하거나 적어도 실질적으로 평행하다.
B12. 단락 B1 - 단락 B11 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 복수의 이방 전도성 입자들은 복수의 탄소 나노튜브들을 포함하는 것, 복수의 탄소 나노튜브들로 구성되는 것, 그리고 본질적으로 복수의 탄소 나노튜브들로 구성되는 것 중 적어도 하나가 이루어진다.
B13. 단락 B12의 연장된 전기 전도체에서, 복수의 탄소 나노튜브들 각각은 개재된 도펀트를 포함하고, 선택적으로, 개재된 도펀트는 복수의 탄소 나노튜브들의 전기 전도도를 강화하도록 선택된다.
B14. 단락 B13의 연장된 전기 전도체에서, 개재된 도펀트는 브롬을 포함하거나 브롬이다.
B15. 단락 B12 - 단락 B14 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 복수의 탄소 나노튜브들 각각은 각각의 나노튜브 세로 축을 한정하고, 추가로, 강화된 전도도의 축은 복수의 탄소 나노튜브들 각각에 대한 각각의 나노튜브 세로 축을 따르거나 적어도 실질적으로 따른다.
B16. 단락 B1 - 단락 B15 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 등방 전도성 매트릭스 재료의 중량 백분율은:
(ⅰ) 적어도 40wt%, 적어도 50wt%, 적어도 60wt%, 적어도 70wt%, 적어도 80wt% 또는 적어도 90wt%; 그리고
(ⅱ) 최대한 95wt%, 최대한 90wt%, 최대한 80wt%, 최대한 70wt% 또는 최대한 60wt% 중 적어도 하나이다.
B17. 단락 B1 - 단락 B16 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 복수의 이방 전도성 입자들의 중량 백분율은:
(ⅰ) 적어도 5wt%, 적어도 10wt%, 적어도 15wt%, 적어도 20wt%, 적어도 25wt%, 적어도 30wt%, 적어도 35wt% 또는 적어도 40wt%; 그리고
(ⅱ) 최대한 60wt%, 최대한 50wt%, 최대한 40wt%, 최대한 30wt%, 최대한 20wt% 또는 최대한 10wt% 중 적어도 하나이다.
B18. 단락 B1 - 단락 B17 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 복수의 이방 전도성 입자들 내의 도펀트의 원자 백분율은:
(ⅰ) 적어도 1at%, 적어도 2at%, 적어도 3at%, 적어도 4at%, 적어도 5at%, 적어도 6at%, 적어도 7at%, 적어도 8at%, 적어도 9at%, 적어도 10at% 또는 적어도 11at%; 그리고
(ⅱ) 최대한 12at%, 최대한 11at%, 최대한 10at%, 최대한 9at%, 최대한 8at%, 최대한 7at%, 최대한 6at%, 최대한 5at%, 최대한 4at%, 최대한 3at% 또는 최대한 2at% 중 적어도 하나이다.
B19. 단락 B1 - 단락 B18 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축은 연장된 전기 전도체의 세로 축에 평행하거나 적어도 실질적으로 평행하다.
B20. 단락 B1 - 단락 B19 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축과, 연장된 전기 전도체의 세로 축에 평행한 대응하는 라인 사이의 교차 각의 평균 값은 임계 평균 각 미만이다.
B21. 단락 B20의 연장된 전기 전도체에서, 임계 평균 각은 30도 미만, 25도 미만, 20도 미만, 15도 미만, 10도 미만, 5도 미만 또는 1도 미만이다.
B22. 단락 B1 - 단락 B21 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체에서, 복수의 이방 전도성 입자들의 평균 배향은 연장된 전기 전도체의 세로 축을 따라 전기 전도를 강화한다.
B23. 전자 부품은:
유전체 지지부; 및
유전체 지지부 내에서 연장하는 복수의 전기 전도성 트레이스들을 포함하며, 복수의 전기 전도성 트레이스들의 적어도 서브세트는 단락 B1 - 단락 B22 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체를 포함한다.
B24. 인쇄 회로 기판은:
유전체 지지부; 및
유전체 지지부 내에서 연장하는 복수의 전기 전도성 트레이스들을 포함하며, 복수의 전기 전도성 트레이스들의 적어도 서브세트는 단락 B1 - 단락 B22 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체를 포함한다.
B25. 차량은 단락 B1 - 단락 B22 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체, 단락 B23의 전자 부품, 또는 단락 B24의 인쇄 회로 기판을 포함한다.
B26. 항공기는 단락 B1 - 단락 B22 중 임의의 단락의 연장된 전기 전도체, 단락 B23의 전자 부품, 또는 단락 B24의 인쇄 회로 기판을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 장치의 하나 또는 그보다 많은 컴포넌트들 또는 특징들의 동작, 움직인, 구성 또는 다른 활동을 변경하는 경우, "선택적" 및 "선택적으로"라는 용어들은 특정 동작, 움직임, 구성 또는 다른 활동이 장치의 한 양상 또는 하나 또는 그보다 많은 컴포넌트들에 대한 사용자 조작의 직접적인 또는 간접적인 결과임을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "적응된" 및 "구성된"이라는 용어들은 엘리먼트, 컴포넌트 또는 다른 요지가 주어진 기능을 수행하도록 설계 및/또는 의도됨을 의미한다. 따라서 "적응된" 및 "구성된"이라는 용어들의 사용은 주어진 엘리먼트, 컴포넌트 또는 다른 요지가 주어진 기능을 단순히 수행”할 수 있음”을 의미하는 것으로 해석되어야 하는 것이 아니라, 엘리먼트, 컴포넌트 및/또는 다른 요지가 기능을 수행하기 위해 구체적으로 선택, 생성, 구현, 이용, 프로그래밍 및/또는 설계됨을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 특정 기능을 수행하도록 적응되는 것으로 언급되는 엘리먼트들, 컴포넌트들 및/또는 다른 언급된 요지가 추가로 또는 대안으로 그 기능을 수행하도록 구성되는 것으로 기술될 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지라는 것이 또한 본 개시의 범위 내에 있다. 마찬가지로, 특정 기능을 수행하도록 구성되는 것으로 언급되는 요지는 추가로 또는 대안으로 그 기능을 수행하도록 동작하는 것으로 기술될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 하나 또는 그보다 많은 엔티티들의 리스트와 관련하여 "적어도 하나"라는 문구는 엔티티들의 리스트 내의 엔티티 중 임의의 하나 또는 그보다 많은 엔티티로부터 선택된, 그러나 엔티티들의 리스트 내에 구체적으로 기재된 각각의 그리고 모든 엔티티 중 적어도 하나를 반드시 포함하는 것은 아니고 엔티티들의 리스트 내의 엔티티들의 어떠한 결합들도 배제하지 않는 적어도 하나의 엔티티를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이 정의는 또한 "적어도 하나"라는 문구가 참조하는 엔티티들의 리스트 내에서 구체적으로 식별된 엔티티에 관련되든 아니면 관련되지 않든, 그러한 구체적으로 식별된 엔티티들 이외에 엔티티들이 선택적으로 존재할 수 있게 한다. 따라서 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는 동등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나" 또는 동등하게 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는 일 실시예에서는, 하나보다 더 많은 A를 선택적으로 포함하며 B는 존재하지 않는(그리고 B 이외의 엔티티들을 선택적으로 포함하는) 적어도 하나를; 다른 실시예에서는, 하나보다 더 많은 B를 선택적으로 포함하며 A는 존재하지 않는(그리고 A 이외의 엔티티들을 선택적으로 포함하는) 적어도 하나를; 또 다른 실시예에서는, 하나보다 더 많은 A를 선택적으로 포함하는 적어도 하나, 그리고 하나보다 더 많은 B를 선택적으로 포함하는(그리고 다른 엔티티들을 선택적으로 포함하는) 적어도 하나를 의미할 수 있다. 즉, "적어도 하나," "하나 또는 그보다 많은" 그리고 "및/또는"이라는 문구들은 동작시 연계적이기도 하고 분리적이기도 한 개방형 표현들이다. 예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나," "A, B 또는 C 중 적어도 하나," "A, B 및 C 중 하나 이상," "A, B 또는 C 중 하나 이상" 및 "A, B 및/또는 C"라는 표현들 각각은 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C 함께, A와 B와 C 함께, 그리고 선택적으로는 적어도 하나의 다른 엔티티와 결합한 상기 중 임의의 것을 의미할 수 있다.
본 명세서에 개시된 장치들의 개시된 다양한 엘리먼트들 및 방법들의 개시된 다양한 단계들이 본 개시에 따른 모든 장치들 및 방법들에서 요구되는 것은 아니며, 본 개시는 본 명세서에 개시된 다양한 엘리먼트들 및 단계들의 모든 신규하고 자명한 결합 및 하위 결합들을 포함한다. 더욱이, 본 명세서에 개시된 다양한 엘리먼트들 및 단계들 중 하나 이상은 개시된 장치 또는 방법 전체와 개별적이고 분리된 독립적인 발명의 요지를 정의할 수 있다. 이에 따라, 이러하나 발명의 요지는 본 명세서에 명백하게 개시된 특정 장치들 및 방법들과 연관될 필요는 없으며, 그러한 발명의 요지는 본 명세서에 명백하게 개시되지 않은 장치들 및/또는 방법들에서 유용성을 찾을 수 있다.
추가로, 본 개시는 다음 조항들에 따른 실시예들을 포함한다:
조항 1. 전기 전도성 와이어는:
세로 축을 한정하는 전도체 바디 ― 전도체 바디는:
(ⅰ) 본질적으로 구리로 구성된 등방 전도성 매트릭스 재료; 및
(ⅱ) 등방 전도성 매트릭스 재료 내에 산재된 복수의 이방 전도성 입자들을 포함하며, 복수의 이방 전도성 입자들은 개재된 브롬 도펀트를 포함하는 복수의 개재된 흑연 영역들로 본질적으로 구성되고, 복수의 이방 전도성 입자들 중 각각의 이방 전도성 입자는 강화된 전기 전도도의 각각의 축을 한정하고, 추가로, 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축은 전도체 바디의 세로 축과 적어도 실질적으로 정렬됨 ―; 및
전도체 바디의 외부 표면을 커버하는 유전체 코팅을 포함한다.
조항 2. 연장된 전기 전도체를 한정하는 방법은:
벌크 매트릭스-입자 복합체를 제공하는 단계 ― 벌크 매트릭스-입자 복합체는,
(ⅰ) 등방 전도성 매트릭스 재료; 및
(ⅱ) 복수의 이방 전도성 입자들을 포함하며, 복수의 이방 전도성 입자들 중 각각의 이방 전도성 입자는 강화된 전기 전도도의 각각의 축을 한정하고, 각각의 이방 전도성 입자의 전기 전도도는 강화된 전기 전도도의 각각의 축과는 상이한 적어도 하나의 다른 방향에서의 이방 전도성 입자의 전기 전도도보다는 강화된 전기 전도도의 각각의 축을 따라 더 큼 ―;
벌크 매트릭스-입자 복합체를 세로 축을 한정하는 연장된 전기 전도체로 형성하는 단계; 및
복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축이 연장된 전기 전도체의 세로 축과 적어도 실질적으로 정렬되도록 복수의 이방 전도성 입자들을 정렬하는 단계를 포함한다.
조항 3. 조항 2의 방법에서, 제공하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축이 벌크 매트릭스-입자 복합체 내에서 적어도 실질적으로 랜덤하도록 제공하는 단계를 포함한다.
조항 4. 조항 2의 방법에서, 제공하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들의 강화된 전기 전도도의 축이 평균적으로 정렬 축과 적어도 부분적으로 정렬되도록 제공하는 단계를 포함한다.
조항 5. 조항 2의 방법에서, 제공하는 단계는 등방 전도성 매트릭스 재료가 전기 전도성 중합체, 전기 전도성 유리 및 금속 중 적어도 하나를 포함하도록 제공하는 단계를 포함한다.
조항 6. 조항 2의 방법에서, 제공하는 단계는 등방 전도성 매트릭스 재료가 구리를 포함하도록 제공하는 단계를 포함한다.
조항 7. 조항 2의 방법에서, 제공하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들이 복수의 개재된 흑연 영역들을 포함하도록 제공하는 단계를 포함한다.
조항 8. 조항 7의 방법에서, 제공하는 단계는 복수의 개재된 흑연 영역들 각각이 개재된 흑연 영역의 전기 전도도를 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축을 따라 강화하도록 선택된 개재된 도펀트를 포함하도록 제공하는 단계를 포함한다.
조항 9. 조항 8의 방법에서, 제공하는 단계는 개재된 도펀트가 브롬을 포함하도록 제공하는 단계를 포함한다.
조항 10. 조항 2의 방법에서, 이 방법은 연장된 전기 전도체의 원하는 전기 전도도, 연장된 전기 전도체의 원하는 밀도 및 연장된 전기 전도체의 하나 또는 그보다 많은 원하는 기계적 특성들 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 벌크 매트릭스-입자 복합체 내의 등방 전도성 매트릭스 재료의 중량 백분율을 선택하는 단계를 더 포함한다.
조항 11. 조항 2의 방법에서, 형성하는 단계는 연장된 전기 전도체를 한정하기 위해 세로 축을 따라 벌크 매트릭스-입자 복합체를 길게 하는 단계를 포함한다.
조항 12. 조항 2의 방법에서, 형성하는 단계는,
(ⅰ) 벌크 매트릭스-입자 복합체를 압출 다이를 통과하여 압출시키는 단계;
(ⅱ) 벌크 매트릭스-입자 복합체를 드로잉 다이를 통과하게 끌어당기는 단계; 및
(ⅲ) 벌크 매트릭스-입자 복합체를 풀트루전 다이를 통과하게 풀트루딩하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
조항 13. 조항 2의 방법에서, 정렬하는 단계는 형성하는 단계와 적어도 실질적으로 동시에 발생한다.
조항 14. 조항 2의 방법에서, 정렬하는 단계는 형성하는 단계에 응답한다.
조항 15. 조항 2의 방법에서, 정렬하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축이 연장된 전기 전도체의 세로 축에 적어도 실질적으로 평행하도록 정렬하는 단계를 포함한다.
조항 16. 조항 2의 방법에서, 정렬하는 단계는 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축과, 연장된 전기 전도체의 세로 축에 평행한 대응하는 라인 사이의 교차 각의 평균 값이 30도 미만이 되도록 정렬하는 단계를 포함한다.
조항 17. 조항 2의 방법에서, 정렬하는 단계는 그 세로 축을 따라 측정된, 연장된 전기 전도체의 전기 전도도가 벌크 매트릭스-입자 복합체의 전기 전도도보다 더 크도록 정렬하는 단계를 포함한다.
조항 18. 조항 2의 방법에서, 이 방법은,
(ⅰ) 연장된 전기 전도체의 외부 표면에 유전체 코팅을 도포하는 단계; 및
(ⅱ) 연장된 전기 전도체를 유전체 튜빙의 길이에 삽입하는 단계 중 적어도 하나를 더 포함한다.
조항 19. 연장된 전기 전도체는:
세로 축을 한정하는 전도체 바디 ― 전도체 바디는:
(ⅰ) 등방 전도성 매트릭스 재료; 및
(ⅱ) 등방 전도성 매트릭스 재료 내에 산재된 복수의 이방 전도성 입자들을 포함하며, 복수의 이방 전도성 입자들 중 각각의 이방 전도성 입자는 강화된 전기 전도도의 각각의 축을 한정하고, 추가로, 복수의 이방 전도성 입자들 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축은 전도체 바디의 세로 축과 적어도 실질적으로 정렬된다.
조항 20. 전자 부품은:
유전체 지지부; 및
유전체 지지부 내에서 연장하는 복수의 전기 전도성 트레이스들을 포함하며, 복수의 전기 전도성 트레이스들의 적어도 서브세트는 조항 19의 연장된 전기 전도체를 포함한다.
조항 21. 차량은 조항 19의 연장된 전기 전도체를 포함한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 본 개시에 따른 하나 또는 그보다 많은 컴포넌트들, 특징들, 세부사항들, 구조들, 실시예들 및/또는 방법들과 관련하여 사용되는 경우, "예를 들어"라는 문구, "일례로"라는 문구 및/또는 단순히 "예"라는 용어는 설명된 컴포넌트, 특징, 세부사항, 구조, 실시예 및/또는 방법이 본 개시에 따른 컴포넌트들, 특징들, 세부사항들, 구조들, 실시예들 및/또는 방법들의 배타적이지 않은, 예시적인 예임을 전달하는 것으로 의도된다. 따라서 설명된 컴포넌트, 특징, 세부사항, 구조, 실시예 및/또는 방법은 한정적이거나, 필수적이거나, 또는 배타적/포괄적인 것으로 의도되는 것은 아니고; 구조적으로 그리고/또는 기능적으로 유사하고 그리고/또는 대등한 컴포넌트들, 특징들, 세부사항들, 구조들, 실시예들 및/또는 방법들을 포함하는 다른 컴포넌트들, 특징들, 세부사항들, 구조들, 실시예들 및/또는 방법들도 또한 본 개시의 범위 내에 있다.

Claims (15)

  1. 전기 전도성 와이어(100)로서,
    세로 축(102)을 한정하는 전도체 바디(110) ― 상기 전도체 바디(110)는:
    (ⅰ) 본질적으로 구리로 구성된 등방 전도성 매트릭스 재료(120); 및
    (ⅱ) 상기 등방 전도성 매트릭스 재료(120) 내에 산재된 복수의 이방 전도성 입자들(130)을 포함하며,
    상기 복수의 이방 전도성 입자들(130)은 개재된 브롬 도펀트를 포함하는 복수의 개재된 흑연 영역들(140)로 본질적으로 구성되고,
    상기 복수의 이방 전도성 입자들(130) 중 각각의 이방 전도성 입자(130)는 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)을 한정하고,
    추가로, 상기 복수의 이방 전도성 입자들(130) 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)은 상기 전도체 바디(110)의 세로 축(102)과 적어도 실질적으로 정렬됨 ―; 및
    상기 전도체 바디(110)의 외부 표면을 커버하는 유전체 코팅(180)을 포함하는,
    전기 전도성 와이어(100).
  2. 연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법으로서,
    벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 제공하는 단계 ― 상기 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)는,
    (ⅰ) 등방 전도성 매트릭스 재료(120); 및
    (ⅱ) 복수의 이방 전도성 입자들(130)을 포함하며,
    상기 복수의 이방 전도성 입자들(130) 중 각각의 이방 전도성 입자(130)는 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)을 한정하고,
    각각의 이방 전도성 입자(130)의 전기 전도도는 상기 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)과는 상이한 적어도 하나의 다른 방향에서의 상기 이방 전도성 입자(130)의 전기 전도도보다는 상기 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)을 따라 더 큼 ―;
    상기 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 세로 축(102)을 한정하는 연장된 전기 전도체(100)로 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 이방 전도성 입자들(130) 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)이 상기 연장된 전기 전도체(100)의 세로 축(102)과 적어도 실질적으로 정렬되도록 상기 복수의 이방 전도성 입자들(130)을 정렬하는 단계를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는 상기 복수의 이방 전도성 입자들(130) 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)이 상기 벌크 매트릭스-입자 복합체(98) 내에서 적어도 실질적으로 랜덤하도록 제공하는 단계를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는 상기 복수의 이방 전도성 입자들(130)의 강화된 전기 전도도의 축(170)이 평균적으로 정렬 축과 적어도 부분적으로 정렬되도록 제공하는 단계를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는 상기 등방 전도성 매트릭스 재료(120)가 전기 전도성 중합체, 전기 전도성 유리 및 금속 중 적어도 하나를 포함하도록 제공하는 단계를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는 상기 복수의 이방 전도성 입자들(130)이 복수의 개재된 흑연 영역들(140)을 포함하도록 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 개재된 흑연 영역들(140) 각각은 상기 개재된 흑연 영역의 전기 전도도를 상기 복수의 이방 전도성 입자들(130) 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)을 따라 강화하도록 선택된 개재된 도펀트(160)를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는 상기 개재된 도펀트(160)가 브롬을 포함하도록 제공하는 단계를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 연장된 전기 전도체(100)의 원하는 전기 전도도, 상기 연장된 전기 전도체(100)의 원하는 밀도 및 상기 연장된 전기 전도체(100)의 하나 또는 그보다 많은 원하는 기계적 특성들 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 벌크 매트릭스-입자 복합체(98) 내의 상기 등방 전도성 매트릭스 재료(120)의 중량 백분율을 선택하는 단계를 더 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는 상기 연장된 전기 전도체(100)를 한정하기 위해 상기 세로 축(102)을 따라 상기 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 길게 하는 단계를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는,
    (ⅳ) 상기 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 압출 다이(320)를 통과하여 압출시키는 단계;
    (ⅴ) 상기 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 드로잉 다이(420)를 통과하게 끌어당기는 단계; 및
    (ⅵ) 상기 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)를 풀트루전 다이(420)를 통과하게 풀트루딩(pultruding)하는 단계
    중 적어도 하나를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  11. 제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정렬하는 단계는 상기 복수의 이방 전도성 입자들(130) 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)이 상기 연장된 전기 전도체(100)의 세로 축(102)에 적어도 실질적으로 평행하도록 정렬하는 단계를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  12. 제 2 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정렬하는 단계는 상기 복수의 이방 전도성 입자들(130) 각각에 대한 강화된 전기 전도도의 각각의 축(170)과, 상기 연장된 전기 전도체(100)의 세로 축(102)에 평행한 대응하는 라인 사이의 교차 각의 평균 값이 30도 미만이 되도록 정렬하는 단계를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  13. 제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정렬하는 단계는 상기 연장된 전기 전도체(100)의 세로 축(102)을 따라 측정된, 상기 연장된 전기 전도체(100)의 전기 전도도가 상기 벌크 매트릭스-입자 복합체(98)의 전기 전도도보다 더 크도록 정렬하는 단계를 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  14. 제 2 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    (ⅰ) 상기 연장된 전기 전도체(100)의 외부 표면에 유전체 코팅(180)을 도포하는 단계; 및
    (ⅱ) 상기 연장된 전기 전도체(100)를 유전체 튜빙의 길이에 삽입하는 단계 중 적어도 하나를 더 포함하는,
    연장된 전기 전도체(100)를 한정하는 방법.
  15. 차량으로서,
    제 1 항의 연장된 전기 전도체(100)를 포함하는,
    차량.
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