KR20220124724A

KR20220124724A - 높은 열전도도의 층상 상 변화 복합재

Info

Publication number: KR20220124724A
Application number: KR1020227025708A
Authority: KR
Inventors: 웨이 왕; 의균 김; 란달 이알비; 라삼 소헤일리안
Original assignee: 로저스코포레이션
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2021-01-05
Publication date: 2022-09-14
Also published as: WO2021141895A1; US20230030910A1; GB2604776A; JP2023510249A; DE112021000479T5; CN114929833A

Abstract

일 양태에서, 층상 상 변화 복합재는 상 변화 물질, 복수의 질화붕소 입자 및 결합제를 포함하는 상 변화 층; 및 상 변화 층의 양 면에 위치하는 제1 캡핑층 및 제2 캡핑층을 포함한다. 다른 양태에서, 층상 상 변화 복합재의 제조 방법은 제1 조성물로부터 제1 캡핑 층을 형성하는 단계; 상 변화 조성물으로부터 상 변화 층을 형성하는 단계 - 상 변화 층을 형성하는 단계는 3-방향 진동 스테이지 상에서 상 변화 조성물을 진동시키는 것을 포함함 -; 및 제2 조성물로부터 제2 캡핑 층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

높은 열전도도의 층상 상 변화 복합재

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 1월 8일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/958,644호의 이익을 주장한다. 관련 출원은 본원에 그 전체가 참조로서 인용된다.

텔레비전, 라디오, 컴퓨터, 의료 기구, 사무 기기, 및 통신 장비와 같은 전자 장치를 위한 회로 설계는 점점 더 작아지고 얇아져 왔다. 이러한 전자 부품의 전력이 증가함에 따라 열 발생도 증가한다. 또한, 더 작은 전자 부품은 더 작은 공간에 조밀하게 패킹되어, 더 강렬한 열 발생을 초래한다. 동시에, 전자 장치에서 온도-민감성 요소는 현저한 성능 저하 또는 심지어 시스템 장애를 피하기 위해, 소정의 작동 온도내에서 유지되는 것이 종종 필요하다. 따라서, 제조자들은 전자 장치에서 발생되는 열을 방열(dissipating)시키는 도전에 계속 직면하고 있다.

다양한 장치, 특히 전자 장치에서 열 관리에 대한 새로운 접근 방식이 필요하고, 방열 능력이 향상된 전기 절연 물질에 대한 수요가 증가하고 있다.

높은 열전도도를 갖는 층상 상 변화 복합재(composite)가 본 명세서에 개시된다.

일 양태에서, 층상 상 변화 복합재는 상 변화 물질, 복수의 질화 붕소 입자 및 결합제를 포함하는 상 변화 층; 및 상 변화 층의 양 면(opposing sides)에 위치하는 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층을 포함한다.

다른 양태에서, 층상 상 변화 복합재의 제조 방법은 제1 조성물로부터 제1 캡핑 층을 형성하는 단계; 상 변화 조성물로부터 상 변화 층을 형성하는 단계 - 여기서, 상 변화 층을 형성하는 단계는 3-방향 진동 스테이지 상에서 상 변화 조성물을 진동시키는 것을 포함함 -; 및 제2 조성물로부터 제2 캡핑 층을 형성하는 단계를 포함한다.

또 다른 양태에서, 물품은 층상 상 변화 복합재를 포함할 수 있다.

기술된 상기 특징 및 기타 특징은 다음의 도면, 상세한 설명 및 청구항에 의해 예시된다.

도면은 실시양태이고, 동일한 요소에는 동일한 번호가 매겨진다.
도 1은 높은 열전도도 층상 상 변화 복합재의 실시양태의 예시이고;
도 2는 실시예 1의 경화 후 상 변화 층의 평면도의 현미경 이미지이고; 및
도 3은 실시예 1의 층상 상 변화 복합재의 단면에 대한 주사전자현미경 이미지이다.

상 변화 물질(phase change material;PCM)은 높은 융해열을 갖는 물질로 융해, 응고 같은 상전이 시 많은 양의 잠열(latent heat)을 각각 흡수하거나 방출할 수 있다. 상 변화 동안, 상 변화 물질의 온도(본원에서 전이 온도라고 지칭함)는 거의 일정하게 유지될 수 있으며, 본질적으로 물질을 통한 열 에너지의 흐름을 억제하거나 중지할 수 있다. 이러한 방식으로, 열은 상 변화 물질로부터 가역적으로 저장되고 제거될 수 있다. 상 변화 물질의 고체 블록은 이론상 열을 흡수하는 능력이 매우 크지만, 물질 전체에 걸친 열 전달의 어려움으로 인해 일반적으로 공정이 빠르지 않다. 따라서 물질 안팎으로 더 빠른 열 전달이 필요한 다양한 응용 분야를 위한 상 변화 물질을 포함하는 물품을 개발하는 것은 어려운 일이었다.

상 변화 물질 안팎으로 열 전달을 증가시키기 위해, 상 변화 층을 포함하는 층상 상 변화 복합재가 개발되었다. 상 변화 층은 상 변화 물질, 복수의 질화 붕소 입자, 및 결합제를 포함한다. 상 변화 층에 질화 붕소 입자를 포함하면 상 변화 층 안팎으로 열 전달 속도가 놀라울 정도로 증가한다. 질화 붕소 입자와 상 변화 물질의 조합은, 상 변화 물질의 높은 결정도가 높은 잠열 용량과 에너지 흡수의 조합을 허용할 수 있고, 질화 붕소는 더 높은 열전도도와 전기 절연성을 도입할 수 있다는 점에서 특히 전자기기에서, 열 관리 재료로서 사용하기에 특히 유리할 수 있다. 이러한 특성의 조합은 열 관리를 개선하고, 열 축적을 낮추고, 문제를 줄이며, 온도 간헐성을 더 잘 관리할 수 있도록 한다. 층상 상 변화 복합재는 물품에 향상된 열 안정성을 제공할 수 있으며, 이에 따라 성능 저하를 줄이고 물품의 수명을 늘릴 수 있다.

또한, 상 변화 층이 3방향으로 진동하면서 형성된다면, 상 변화 물질 내의 질화 붕소 입자, 특히 이의 소판(platelet)은 상 변화 층의 넓은 표면에 수직 방향으로 정렬될 수 있다는 것을 추가로 발견하였다. 질화 붕소 입자의 수직 정렬은 상 변화 층의 열전도도를 더욱 증가시킬 수 있다.

상 변화 층의 양 면(opposing sides) 상에 위치된 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층을 갖는 상 변화 층을 포함하는 층상 상 변화 복합재의 실시양태가 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 복수의 질화 붕소 입자(52) 및 상 변화 물질(54)을 포함하는 상 변화 층(50)을 도시한다. 상 변화 층(50)의 양 면에는 캡핑층(10, 20)이 위치한다. 제1 캡핑 층(10)은 제1 중합체(14)에 복수의 제1 질화 붕소 입자(12)를 포함하고, 제2 캡핑 층(20)은 제2 중합체(24)에 복수의 제2 질화 붕소 입자(22)를 포함한다. 제1 캡핑 층(10) 및 제2 캡핑 층(20)은 상 변화 층(50)과 물리적으로 직접 접촉한다. 상 변화 층(50)의 두께는 0.05 내지 10 밀리미터(mm), 또는 0.5 내지 2 mm, 또는 0.5 내지 1.5 mm일 수 있다. 제1 캡핑 층(10) 및 제2 캡핑 층(20)은 각각 독립적으로 0.001 내지 1mm, 또는 0.01 내지 0.5mm의 층 두께를 가질 수 있다.

층상 상 변화 복합재는 ASTM D3418-15에 따라 측정된 적어도 50 J/g, 또는 적어도 75 J/g, 또는 적어도 100 J/g, 또는 적어도 240 J/g, 또는 50 내지 150 J/g의 융해열을 가질 수 있다. 층상 상 변화 복합재는 ASTM D5470-17에 따라 측정된 0.5 와트/미터 켈빈(W/mK) 이상 또는 0.5 내지 1 W/mK의 열전도도를 가질 수 있다.

상 변화 물질은 특징적인 전이 온도를 갖는다. 용어 "전이 온도"는 물질이 2가지 상태 사이에서 전이되는 대략적인 온도를 지칭한다. 전이 온도는 단일 온도 또는 파라핀 왁스의 경우와 같이, 전이가 발생하는 온도 범위를 지칭할 수 있다. 상 변화 물질의 선택은 상 변화 물질을 포함할 특정 응용분야에 요구되는 전이 온도에 의존할 수 있다. 예를 들어, 상 변화 물질은 전이 온도가 정상 체온에 가깝거나 약 섭씨 37도(℃)이다. 상 변화 물질은 -5 내지 150℃의 전이 온도를 가질 수 있으며, 이러한 온도는 전자 응용분야에서 사용자 부상을 방지하고 구성 요소가 과열되지 않도록 보호하는 데 바람직할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 상 변화 물질은 -100 내지 150℃, 또는 -5 내지 150℃, 또는 0 내지 90℃, 또는 30 내지 70℃, 또는 35 내지 50℃의 전이 온도를 가질 수 있다. 상 변화 물질은 25 내지 105℃, 또는 28 내지 60℃, 또는 45 내지 85℃, 또는 60 내지 80℃, 또는 80 내지 100℃의 전이 온도를 가질 수 있다. 상 변화 물질은 5 내지 70℃, 20 내지 65℃, 25 내지 60℃, 또는 30 내지 50℃, 또는 35 내지 45℃의 상전이 온도를 가질 수 있다. LED 및 전자 부품에 사용하기 위해, 구체적으로, 상 변화 조성물에 첨가되는 상 변화 물질은 0 내지 115℃, 10 내지 105℃, 20 내지 100℃, 또는 30 내지 95℃에서 전이 온도를 가질 수 있다.

상 변화 물질의 순도를 변경하고, 분자 구조를 변경하고, 두 개 이상의 상 변화 물질을 블렌딩하거나, 또는 이들의 임의의 조합에 의하여 전이 온도는 넓어지거나 좁아질 수 있다. 예를 들어, 적어도 두 개 이상의 상이한 상 변화 물질을 포함하는 상 변화 물질은 두 개 이상의 상이한 전이 온도 또는 단일 변경된 전이 온도를 나타낼 수 있다. 다중 또는 광범위한 전이 온도를 갖는 것은 잠열(latent heat)이 증가하여 현열(sensible heat)의 전달을 지연시킬 수 있으므로 열 전달량으로서 유리할 수 있다. 따라서 다중 또는 광범위한 전이 온도를 갖는 상 변화 물질은 열 흡수를 중첩시키거나 엇갈리게 하여 인접 부품으로부터 열을 멀리 전도하는 데 보다 효율적으로 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 상 변화 조성물이 35 내지 40℃에서 흡수하는 제1 상 변화 물질(PCM1) 및 38 내지 45℃에서 흡수하는 제2 상 변화 물질(PCM2)을 포함하는 경우, 일단 상 변화 조성물이 35℃의 온도에 도달하면, PCM1은 상 변화가 완료될 때까지 잠열로 열을 흡수하기 시작할 수 있으며, 이 시간 동안 PCM2는 45℃의 온도에서 상 변화가 완료될 때까지 잠열로 열을 흡수하기 시작하여, 열이 잠열로 흡수되는 온도 범위를 증가시킨다.

상 변화 동안 잠열로서 열을 흡수하는 상 변화 물질의 능력은 일시적이고, 상 변화 후의 추가 열 전달은 현열의 증가 또는 감소를 초래하여 상 변화 물질의 온도를 증가 또는 감소시킨다.

상 변화 물질의 선택은 융해 잠열 또는 상 변화 물질이 물질 단위당 상 변화를 겪을 때 흡수되거나 방출되는 에너지의 양을 기반으로 할 수 있다. 상 변화 물질은 적어도 20 J/g, 또는 적어도 40 J/g, 또는 적어도 50 J/g, 또는 적어도 70 J/g, 또는 적어도 80 J/g, 또는 적어도 90 J/g, 또는 적어도 100 J/g의 융해 잠열을 가질 수 있다. 상 변화 물질은 50 내지 400 J/g, 또는 60 내지 400 J/g, 또는 80 내지 400 J/g, 또는 100 내지 400 J/g의 융해 잠열을 가질 수 있다. 상 변화 물질은 150 J/g 이상, 또는 180 J/g 이상, 또는 200 J/g 이상의 융해 잠열을 가질 수 있다. 상 변화 물질의 융해열은 ASTM D3418-15에 따른 시차 주사 열량계에 의해 측정될 수 있다.

사용될 수 있는 상 변화 물질은 다양한 유기물 및 무기물을 포함한다. 상 변화 물질은 유기 화합물(예를 들어, 직쇄 알칸 또는 파라핀계 탄화수소, 분지형 알칸, 불포화 탄화수소(예를 들어, 알켄 또는 알킨), 지환족 탄화수소, 할로겐화 탄화수소(예를들어, 1-할라이드), 또는 방향족 화합물 또는 아렌), 지방산(예를들어, 카프로산, 카프릴산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 베헨산, 리그노세르산 또는 세로트산), 이염기산, 지방산 에스테르(예를 들어, 메틸 카프릴레이트, 메틸 카프레이트, 메틸 라우레이트, 메틸 미리스테이트, 메틸 팔미테이트, 메틸 스테아레이트, 메틸 아라키데이트, 메틸 베헤네이트, 또는 메틸 리그노세레이트), 메틸 에스테르, 이염기성 에스테르, 알코올(예를들어, 1차 알코올, 2차 알코올, 3차 알코올, 다가 알코올 (예를들어, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-하이드록시메틸-2-메틸-1,3-프로판디올, 에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 펜타글리세린, 테트라메틸올 에탄, 네오펜틸 글리콜, 테트라메틸올 프로판, 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올, 모노아미노펜타에리트리톨, 디아미노펜타에리트리톨 또는 트리스(하이드록시메틸)아세트산), 지방 알코올 (예를들어, 카프릴 알코올, 라우릴알코올, 미리스틸알코올, 세틸알코올, 스테아릴알코올, 아라키딜알코올, 베헤닐알코올, 리그노세릴알코올, 세릴알코올, 몬타닐알코올, 미리실알코올, 또는 게딜알코올), 당알코올(예를들어, 에리트리톨, D-만니톨, 갈락티톨, 자일리톨 또는 D-소르비톨)), 수화된 염(예를 들어, 염화칼슘 6수화물, 브롬화 칼슘 6수화물, 질산마그네슘 6수화물, 질산리튬 3수화물, 플루오르화칼륨 4수화물, 암모늄 명반, 염화마그네슘 6수화물, 탄산나트륨 10수화물, 이나트륨 인산 12수화물, 황산나트륨 10수화물 또는 아세트산나트륨 3수화물), 중합체 (예를들어, 폴리에틸렌, 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리프로필렌, 폴리(프로필렌 글리콜), 폴리(테트라메틸렌 글리콜), 폴리(프로필렌 말로네이트), 폴리(네오펜틸 글리콜 세바케이트), 폴리(펜탄 글루타레이트), 폴리(비닐 미리스테이트), 폴리(비닐 스테아레이트), 폴리(비닐 라우레이트), 폴리(헥사데실 메타크릴레이트), 폴리(옥타데실 메타크릴레이트), 글리콜(또는 이의 유도체)과 이산(또는 이의 유도체)의 중축합에 의해 생성된 폴리에스테르, 공중합체(예를들어, 알킬 탄화수소 측쇄 또는 폴리에틸렌 글리콜 측쇄를 갖는 폴리아크릴레이트 또는 폴리(메트)아크릴레이트, 또는 폴리에틸렌, 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리프로필렌, 폴리(프로필렌 글리콜), 또는 폴리(테트라메틸렌 글리콜)을 포함하는 공중합체), 무수물(예를 들어, 스테아르산 무수물), 실리콘 왁스, 클래스레이트 화합물(clathrate), 반 클래스레이트 화합물(semi-clathrate), 가스 클래스레이트 화합물(gas clathrate), 에틸렌 카보네이트, 오일(예를들어, 식물성 오일(예를들어, 대두유, 팜유 또는 피마자유)), 물 또는 금속 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상 변화 물질은 상 변화 물질로서 사용하기에 적합하도록 정제되거나 달리 처리될 수 있는 오일을 포함할 수 있다. 상 변화 조성물에 사용되는 상 변화 물질은 유기 물질일 수 있다.

상 변화 물질은 파라핀 탄화수소, 지방산, 또는 지방산 에스테르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 파라핀계 탄화수소는 화학식 C_nH_n+2 를 가질 수 있으며, 여기서 n은 10 내지 44, 또는 10 내지 36일 수 있다. 상동 계열의 파라핀 탄화수소, 상동 계열의 지방산 또는 상동 계열의 지방산 에스테르의 전이 온도 및 융해열은 탄소 원자 수와 직접 관련될 수 있다. 상 변화 물질은 15개 내지 40개 탄소 원자, 18개 내지 35개 탄소 원자, 또는 18개 내지 28개 탄소 원자를 갖는 파라핀계 탄화수소, 지방산, 또는 지방산 에스테르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상 변화 물질은 단독의 파라핀계 탄화수소, 지방산, 또는 지방산 에스테르 또는 탄화수소, 지방산, 또는 지방산 에스테르의 혼합물일 수 있다. 상 변화 물질은 식물성 오일을 포함할 수 있다.

상 변화 층에서 상 변화 물질의 양은 사용된 상 변화 물질의 유형, 원하는 전이 온도, 사용된 질화 붕소의 유형, 및 유사한 고려 사항에 따라 달라질 수 있다. 상 변화 층에서 상 변화 물질의 양은 상 변화 층의 총 부피를 기준으로 1 내지 99 부피 퍼센트(vol%), 또는 50 내지 99 vol%, 또는 80 내지 95 vol%일 수 있다. 상 변화 층에서 상 변화 물질의 양은 상 변화 층의 총 부피를 기준으로, 적어도 65 vol%, 적어도 70 vol%, 적어도 75 vol%, 적어도 80 vol%, 적어도 85 vol%, 적어도 90 vol%, 또는 적어도 95 vol%, 및 99.9 vol% 이하, 98 vol% 이하, 97 vol% 이하 또는 95 vol% 이하일 수 있다. 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층은 각각 독립적으로 상 변화 층의 총 부피를 기준으로 0 내지 5 vol%, 또는 0 내지 1 vol%의 상 변화 물질을 포함할 수 있다.

상 변화 층, 제1 캡핑 층, 및 제2 캡핑 층은 각각 독립적으로 결합제(binder)를 포함할 수 있다. 상 변화 층은 상 변화 층의 총 부피를 기준으로 0.5 내지 15 vol%, 또는 1 내지 6 vol%의 결합제를 포함할 수 있다. 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층은 각각 독립적으로 각각의 캡핑 층의 총 부피를 기준으로 10 내지 100 vol%, 또는 30 내지 70 vol%, 또는 30 내지 50 vol%의 결합제를 포함할 수 있다. 결합제는 열가소성 중합체 또는 열경화성 중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 결합제는 폴리스티렌, 에폭시, 폴리부타디엔, 또는 폴리이소프렌 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

열가소성 중합체는 폴리올레핀(예를 들어, 환형 올레핀 중합체(cyclic olefin polymer)), 플루오로중합체, 폴리아세탈, 폴리(C_1-6 알킬)아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리무수물, 폴리아릴렌 에테르, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리아릴렌케톤, 폴리아릴렌설파이드, 폴리아릴렌설폰, 폴리벤조티아졸, 폴리벤족사졸, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에테르이미드, 폴리이미드, 폴리(C_1-6 알킬)메타크릴레이트, 폴리메타크릴아미드, 폴리옥사디아졸, 폴리옥시메틸렌, 폴리프탈라이드, 폴리실라잔, 폴리실록산, 폴리스티렌, 폴리설파이드, 폴리술폰아미드, 폴리술포네이트, 폴리티오에스테르, 폴리트리아진, 폴리우레아, 폴리우레탄 또는 비닐 중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

열경화성 중합체는 열 또는 방사선(예를 들어, 자외선, 가시광선, 적외선, 또는 전자 빔(e-빔) 방사선) 노출에 의해 유도될 수 있는 중합 또는 경화로 불용성이 되고, 비가역적으로 경화될 수 있는 열경화성 모노머 또는 프리폴리머(prepolymer)(수지)로부터 유도된다. 열경화성 중합체는 알키드, 비스말레이미드 중합체, 비스말레이미드 트리아진 중합체, 시아네이트 에스테르 중합체, 벤조사이클로부텐 중합체, 벤즈옥사진 중합체, 디알릴 프탈레이트 중합체, 에폭시, 하이드록시메틸푸란 중합체, 멜라민-포름알데히드 중합체, 페놀계(phenolic) (노볼락 또는 레졸(resole)과 같은 페놀-포름알데히드 중합체를 포함함), 벤즈옥사진, 폴리부타디엔(이의 동종중합체(homopolymer) 및 공중합체, 예를 들어, 폴리(부타디엔-이소프렌)을 포함함)과 같은 폴리디엔, 폴리이소시아네이트, 폴리우레아(polyurea), 폴리우레탄, 트리알릴 시아누레이트 중합체, 트리알릴 이소시아누레이트 중합체, 특정 실리콘, 및 중합 가능한 프리폴리머(예를 들어, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드와 같은 에틸렌성 불포화를 갖는 프리폴리머), 등을 포함한다. 프리폴리머는, 예를 들어, 반응성 모노머 예를 들어, 스티렌, 알파-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌, 아크릴산, (메트)아크릴산, (C_1-6알킬)아크릴레이트, (C_1-6알킬)메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 비닐 아세테이트, 알릴 아세테이트, 트리알릴 시아누레이트, 트리알릴 이소시아누레이트, 또는 아크릴아미드와 중합, 공중합 또는 가교될 수 있다. 프리폴리머의 중량 평균 분자량은 폴리스티렌 표준을 기준으로 400 내지 10,000 달톤일 수 있다.

상 변화 층 및 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층 중 선택적으로 하나 또는 둘 모두는 복수의 질화 붕소 입자를 포함한다. 복수의 질화 붕소 입자는 복수의 입자를 함유하는 단일 입자(1차 입자) 또는 응집체(agglomerate)(2차 입자) 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 복수의 질화 붕소 입자(1차 입자 또는 입자의 응집체)는 0.1 내지 1,000 μm, 또는 5 내지 500 μm, 또는 10 내지 250 μm, 또는 25 내지 150 μm, 또는 500 nm 내지 100 μm, 또는 3 내지 40 μm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 복수의 질화 붕소 입자는 10 μm 이상의 평균 입자 크기를 갖는 불규칙한 형태의 육방정계 질화 붕소 소판을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 "입자 크기"는 표준 레이저 입자 측정에 의해 가장 잘 결정된 평균 직경 또는 등가 직경을 지칭한다. 입자 크기는 입자 크기 분포의 중앙값 또는 중앙 직경값으로 알려진 D₅₀(질량별 누적 분포의 50%에서 입자 직경의 값이다)입자 크기를 지칭하는 것일 수 있다.

복수의 질화 붕소 입자는 분말(플레이크(flake) 형상, 소판 형상, 및 기타 형태를 포함), 섬유, 로드(rod), 위스커(whisker), 시트, 나노 시트, 응집체, 또는 질화 붕소 나노튜브(BNNT) 중 적어도 하나의 형태일 수 있고, 결정 유형, 형태, 또는 크기에 따라 달라질 수 있으며, 전술한 분포를 포함할 수 있다. 복수의 질화 붕소 입자는 1:2 내지 1:100,000, 또는 1:5 내지 1:1,000, 또는 1:10 내지 1:300의 평균 종횡비(입자의 길이에 대한 폭 또는 직경의 비율)를 가질 수 있다. 특히 높은 종횡비를 갖는 입자의 예시적인 형태는 소판형 입자, 막대형 입자, 섬유, 위스커 등을 포함한다. 복수의 질화 붕소 입자는 질화 붕소 소판, 예를 들어 소판 형태의 육방정계의 질화붕소를 포함할 수 있다. 소판의 정확한 형태는 중요하지 않다. 이와 관련하여, 질화 붕소 소판은 불규칙한 형태를 가질 수 있다. 본원에서 사용된 용어 "소판"은 일반적으로 플레이크를 포함하는 임의의 얇고 편평한 입자를 묘사한다. 상기 소판은 4:5 내지 1:300, 또는 1:2 내지 1:300, 또는 1:2 내지 1:200, 또는 3:5 내지 1:100, 또는 1:25 내지 1:100의 평균 종횡비(입자의 길이에 대한 폭의 비율)를 가질 수 있다.

결정 유형과 관련하여, 질화 붕소 입자는 육방정계(hexagonal), 입방형(cubic), 우르츠광(wurzite), 능면체형(rhombohedral), 또는 기타 합성 구조 중 적어도 하나의 구조를 포함할 수 있다. 다양한 구조 중에서, 육방정계 구조의 질화 붕소 입자(hBN)는, 예를 들어 10 내지 300 W/mK 또는 그 이상의 우수한 열전도도를 얻을 수 있으며, 입방형 구조의 입자는 최대 1,300 W/mk의 매우 높은 열전도도를 얻을 수 있다. 질화 붕소 입자의 열전도도는 ASTM E1225-13에 따라 결정될 수 있다. 육방형 질화 붕소는, 흑연과 유사하게, 층의 육각형 고리가 일치하도록 층이 정합(registration)되어 적층되는 층상 구조를 갖는다. N과 B 원자의 위치는 층마다 번갈아 가며 나타난다. 복수의 질화 붕소 입자는 결정화 지수가 적어도 0.12, 또는 0.20 내지 0.55, 또는 0.30 내지 0.55인 육방정계 구조를 가질 수 있다. 육방정계 질화 붕소 입자는 다양한 상업적 공급원으로부터 얻을 수 있다.

질화 붕소 입자, 결정질 또는 부분 결정질은 당업계에 알려진 공정에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 여기에는 미국 등록특허 제5,898,009호 및 제6,048,511호에 개시된 압착 공정으로부터 생산된 질화 붕소 분말, 미국 특허 공개번호 제2005/0041373호에 개시된 질화 붕소 응집체 분말, 및 미국 등록특허 제6,951,583호에 개시된 고도로 박리된(delaminated) 질화 붕소 분말이 포함된다. 다양한 질화 붕소 분말은 예를 들어 Momentive로부터 POLARTHERMA 질화 붕소 라는 상품명으로서 시판되고 있다.

복수의 질화 붕소 입자는 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 탄소, 알루미늄, 규소, 게르마늄, 구리, 니켈, 팔라듐, 백금, 이리듐, 코발트, 철, 루테늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 지르코늄 또는 티타늄 중 적어도 하나를, 예를 들어, 탄화물(carbide), 산화물, 질화물, 황화물 또는 인화물 중 적어도 하나의 형태로 포함할 수 있다. 코팅은 무기 탄화물(예를 들어, 탄화 알루미늄 또는 탄화 티타늄), 무기 산화물(예를 들어, 산화 알루미늄(Al₂O₃), 산화 마그네슘, 이산화 규소(SiO₂), 이산화 티타늄, 산화 이트리아, 산화 지르코늄, 산화 아연), 무기 질화물(예를 들어, 질화 알루미늄(AlN) 또는 질화 규소), 무기 황화물(예를 들어, 황화 갈륨, 황화 몰리브덴, 또는 황화 텅스텐), 무기 수산화물(예를 들어, 수산화 알루미늄(Al_xO_yH_z), 수산화 아연(Zn_xO_yH_z), 또는 수산화 규소(Si_xO_yH_z)), 또는 무기 인화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 코팅은 이산화 규소 또는 산화 알루미늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 코팅은 임의로 교대의 층일 수 있는, 하나 이상의 별개의 코팅 층을 포함할 수 있다. 코팅은 원자층 증착(ALD)을 통해 복수의 질화 붕소 입자에 적용될 수 있다. ALD는 기판 표면에서 반응하는 기체 상의 화학 전구체(precursor)를 사용하여 기판 상에 박막을 증착하는 일종의 화학 기상 증착이다.

복수의 질화 붕소 입자는 커플링제(coupling agent)로 표면 처리될 수 있다. 커플링제는 충전제와 열경화성 중합체 매트릭스 사이의 접착을 향상시키는 공유결합의 형성을 촉진하거나 이에 참여한다. 예시적인 커플링제는 실란, 지르코네이트, 티타네이트 등, 예를 들어, 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 트리비닐메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, 비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠, γ-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 비스(트리에톡시실릴)에틸렌, 트리에톡시실릴-변성 부타디엔, 스티릴에틸트리메틸옥시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, 트리메톡시페닐실란, 퍼플루오로옥틸트리에톡시실란 또는 γ-메르캅토프로필트리메톡시실란을 포함한다.

상 변화 층은 상 변화 층의 총 부피를 기준으로 5 내지 95 vol%, 또는 50 내지 90 vol%의 복수의 질화 붕소 입자를 포함할 수 있다. 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층은 각각 독립적으로 각각의 캡핑 층의 부피를 기준으로 0 내지 90 vol%, 또는 10 내지 80 vol%, 또는 30 내지 70 vol%, 또는 50 내지 70 vol%의 복수의 질화 붕소 입자를 포함할 수 있다. 캡핑 층 중 적어도 하나는 각각의 캡핑 층의 총 부피를 기준으로 0 초과 내지 90 vol%, 또는 30 내지 70 vol%, 또는 50 내지 70 vol%의 복수의 질화 붕소 입자를 포함할 수 있다.

상 변화 층에서 질화 붕소 입자는 정렬될 수 있다. 예를 들어, 질화 붕소 입자의 평균 각도는 0 내지 45°, 또는 10 내지 35°일 수 있으며, 여기서 각도, θ는 수직선을 따라 측정된다(도 1 참조).

상 변화 층, 제1 캡핑 층, 및 제2 캡핑 층은 각각 독립적으로, 예를 들어, 질화 붕소 이외의 추가 충전제를 포함하여 층상 상 변화 복합재의 유전 특성을 조정할 수 있다. 유리 비드, 실리카, 또는 분쇄된 미세-유리 섬유와 같은 낮은 팽창 계수의 충전제가 사용될 수 있다. 방향족 폴리아미드, 또는 폴리아크릴로니트릴과 같은 열적으로 안정한 섬유가 사용될 수 있다. 대표적인 충전제는 티타늄 디옥사이드(금홍석(rutile) 및 아나타제(anatase)), 바륨 티타네이트, 스트론튬 티타네이트, 용융 비정질 실리카(fused amorphous silica), 강옥(corundum), 규회석(wollastonite), 아라미드 섬유(예를 들어, DuPont의 KEVLAR^TM), 유리섬유, Ba₂Ti₉O₂₀, 석영(quartz), 알루미늄 니트라이드, 탄화 규소(silicon carbide), 베릴리아, 알루미나, 마그네시아, 운모(mica), 탈크, 나노클레이(nanoclay), 알루미노실리케이트 (천연 및 합성), 또는 흄형 이산화 규소(fumed silicon dioxide) (예를 들어, Cabot Corporation로부터 입수할 수 있는 CAB-O-SIL^TM)을 포함하며, 각각은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다.

추가 충전제는 고체, 다공성 또는 중공 입자의 형태일 수 있다. 추가 충전제의 입자 크기는 열팽창 계수, 모듈러스, 신장(elongation), 및 난연성(flame resistance)을 포함하는 다수의 중요한 성질에 영향을 미친다. 추가 충전제는 0.1 내지 15 μm, 또는 0.2 내지 10 μm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 바이모달, 트리모달, 또는 고차의 평균 입자 크기 분포를 갖는 충전제들의 조합이 사용될 수 있다. 충전제는 각 층의 총 부피를 기준으로 0.1 내지 80 vol%, 또는 1 내지 65 vol%, 또는 5 내지 50 vol%의 양으로 포함될 수 있다.

상 변화 층, 제1 캡핑 층, 및 제2 캡핑 층은 각각 독립적으로 난연제, 경화 개시제, 가교제, 점도 조절제, 습윤제, 또는 산화방지제 중 적어도 하나와 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제의 특정 선택은 사용되는 중합체, 층상 상 변화 복합재의 특정 응용분야, 또는 그러한 응용분야를 위한 요망되는 성질에 의존하고, 회로 서브어셈블리(circuit subassembly)에서 사용될 때의 전기적 성질, 예를 들어, 열전도도, 유전 상수, 유전정접(dissipation factor), 유전 손실(dielectric loss), 또는 기타 요망되는 성질을 향상시키거나 또는 실질적으로 악영향을 미치지 않도록 선택될 수 있다.

난연제는 무기성일 수 있고, 입자의 형태로 존재할 수 있다. 무기 난연제는, 예를 들어, 부피 평균 입자 직경이 1 내지 500 nm, 또는 1 내지 200 nm, 또는 5 내지 200 nm, 또는 10 내지 200 nm인 것; 대안적으로, 부피 평균 입자 직경이 500 nm 내지 15 μm, 또는 1 내지 5 μm 일 수 있는 금속 수화물을 포함할 수 있다. 금속 수화물은 금속, 예를 들면, Mg, Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu, 또는 Ni 중 적어도 하나의 수화물을 포함할 수 있다. Mg, Al, 또는 Ca의 수화물은, 예를 들면, 알루미늄 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 철 하이드록사이드, 아연 하이드록사이드, 구리 하이드록사이드, 니켈 하이드록사이드, 또는 칼슘 알루미네이트의 수화물, 석고 이수화물(gypsum dihydrate), 아연 보레이트, 또는 바륨 메타보레이트 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 이러한 수화물의 복합재, 예를 들어 Mg 및 Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu 또는 Ni 중 적어도 하나를 함유하는 수화물이 사용될 수 있다. 복합재 금속 수화물은 화학식 MgM_x(OH)_y를 가질 수 있고, 여기서 M은 Ca, Al, Fe, Zn, Ba, Cu, 또는 Ni이고, x는 0.1 내지 10이고, y는 2 내지 32이다. 난연성 입자는 분산 및 기타 성질을 개선하기 위해 코팅되거나 처리될 수 있다.

무기 난연제를 대신하여 또는 무기 난연제에 추가로 유기 난연제가 사용될 수 있다. 유기 난연제의 예는 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate), 미립자 크기(fine particle size)의 멜라민 폴리포스페이트, 다양한 기타 인-함유 화합물, 예를 들어, 방향족 포스피네이트, 디포스피네이트, 포스포네이트, 포스페이트, 폴리실세스퀴옥산, 실록산, 또는 할로겐화 화합물(예를 들어, 헥사클로로엔도메틸렌테트라하이드로프탈릭 산(HET 산), 테트라브로모프탈릭 산, 또는 디브로모네오펜틸 글리콜)을 포함한다. 브롬화 난연제의 예는 Albermarle Corporation으로부터 상업적으로 입수가능한 SAYTEX^TM BT93W(에틸렌 비스테트라브로모프탈이미드), SAYTEX^TM 120(테트라데카브로모디페녹시 벤젠), 또는 SAYTEX^TM 102(데카브로모디페닐 옥사이드)를 포함한다. 난연제는 상승제(synergist)와 조합하여 사용될 수 있고, 예를 들어, 할로겐화 난연제(halogenated flame retardant)는 삼산화 안티몬(antimony trioxide)과 같은 상승제와 조합하여 사용될 수 있으며, 인-함유 난연제(phosphorus-containing flame retardant)는 멜라민(melamine)과 같은 질소-함유 화합물(nitrogen-containing compound)과 함께 사용될 수 있다.

층상 상 변화 복합재는, 제1 조성물로부터 제1 캡핑 층을 형성하는 단계; 상 변화 조성물로부터 상 변화 층을 형성하는 단계, 여기서, 상기 상 변화 층을 형성하는 단계는 3-방향 진동 스테이지 상에서 상 변화 조성물을 진동시키는 것을 포함하고; 및 제2 조성물로부터 제2 캡핑 층을 형성하는 단계에 의해 형성될 수 있다. 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층을 형성하는 단계는 각각 독립적으로 3-방향 진동 스테이지 상에서 각각의 조성물을 진동시키는 단계를 포함할 수 있다. 상 변화 층을 형성하는 단계는 상 변화 조성물을 상 변화 온도 이상의 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.

상 변화 조성물은 용매가 없을 수 있다. 예를 들어, 상 변화 조성물은 상 변화 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 0.5 중량%, 또는 0 중량%의 용매를 포함할 수 있다.

일 양태에서, 층상 상 변화 복합재는 상 변화 물질, 복수의 질화 붕소 입자, 및 결합제를 포함하는 상 변화 층; 및 상기 상 변화 층의 양 면에 위치하는 제1 캡핑 층 또는 제1 캡핑층 과 제2 캡핑 층 모두를 포함할 수 있다. 상 변화 층은 각각 상 변화 층의 총 부피를 기준으로 1 내지 99 vol%의 상 변화 물질, 5 내지 95 vol%의 복수의 질화 붕소 입자, 및 0.5 내지 15 vol%의 결합제를 포함할 수 있다. 상 변화 물질은 -5 내지 150℃의 전이 온도를 가질 수 있다. 상 변화 물질은 C_10-36알칸, C_10-35 지방산, C_10-35 지방산 에스테르, 또는 식물성 오일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 질화 붕소 입자는 복수의 육방정계 질화 붕소 소판을 포함할 수 있다. 결합제는 폴리스티렌, 에폭시, 폴리부타디엔, 또는 폴리이소프렌 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상 변화 층의 두께는 0.05 내지 10 mm, 또는 0.5 내지 2 mm, 또는 0.5 내지 1.5 mm일 수 있고, 각각의 캡핑 층은 독립적으로 0.001 내지 1 mm, 또는 0.01 내지 0.5 mm의 층 두께를 가질 수 있다. 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층은 각각 독립적으로 각각의 캡핑 층의 총 부피를 기준으로, 10 내지 100 vol%의 결합제, 예를 들어, 에폭시, 및 선택적으로 복수의 육방정계 질화 붕소 소판을 포함할 수 있다.

층상 상 변화 복합재는, 중합체 및 선택적으로 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 제1 조성물로부터 제1 캡핑 층을 형성하는 단계; 상 변화 물질 및 제1 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 경화성 조성물을 3방향 진동 스테이지 상에 주조(casting)하고, 스테이지를 3방향으로 진동시키고, 경화성 조성물 경화제를 경화시켜 상 변화 층을 형성하는 단계; 및 상 변화 층 상에 제2 중합체 및 선택적으로 제2 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 제2 조성물로부터 제2 캡핑 층을 형성하는 단계에 의해 형성될 수 있다.

층상 상 변화 복합재는 제1 용매 및 선택적으로 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 제1 경화성 조성물을 3-방향 진동 스테이지 상에서 주조하고, 스테이지를 세 방향으로 진동시키면서 제1 용매를 증발시키고, 제1 경화성 조성물을 경화하여 제1 캡핑층을 형성하는 단계; 상 변화 물질 및 제1 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 경화성 조성물을 3방향 진동 스테이지 상에 주조하고, 스테이지를 3방향으로 진동시키고, 경화성 조성물을 경화시켜 상 변화 층을 형성하는 단계; 및 제2 용매 및 선택적으로 제2 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 제2 경화성 조성물을 3방향 진동 스테이지 상에 주조하고, 스테이지를 세 방향으로 진동시키면서 제2 용매를 증발시키고, 제2 경화성 조성물을 경화시켜 제2 캡핑을 형성하는 단계에 의해 형성될 수 있다. 제1 경화성 조성물은 제1 에폭시 및 제1 경화제를 포함할 수 있다. 제2 경화성 조성물은 제2 에폭시 및 제2 경화제를 포함할 수 있다. 상 변화 조성물은 결합제를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 캡핑 층을 형성하는 단계는, 특히 복수의 질화 붕소 입자가 없는 경우에 진동 없이 각각 독립적으로 수행될 수 있다는 점에 유의한다.

제1 경화성 조성물 및 제2 경화성 조성물 각각은 독립적으로 각각의 조성물의 총 중량을 기준으로, 제1 용매 및 제2 용매를 각각 3 내지 50 중량%로 포함할 수 있다. 제1 용매 및 제2 용매는 독립적으로 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 크실렌, 톨루엔, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 사이클로헥산, 이소포론, 또는 테르펜-계(terpene-based ) 용매 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 캡핑 조성물 및 제2 캡핑 조성물은 각각 독립적으로 각각의 캡핑 조성물의 총 중량을 기준으로, 3 내지 50 중량%의 용매를 포함할 수 있다.

복합재의 층은 층별 방법으로 형성될 수 있으며, 여기서 제1 캡핑 층을 형성하고, 상 변화 층을 제1 캡핑 층 상에 형성하고, 제2 캡핑 층을 상 변화 층 상에 형성한다. 예를 들어, 상 변화 층을 형성하는 단계는 경화성 조성물을 제1 캡핑 층 상에 주조하는 것을 포함할 수 있고, 제2 캡핑 층을 형성하는 것은 상 변화 층 상에 제2 경화성 조성물을 주조하는 것을 포함할 수 있다. 역으로, 복합재의 층을 형성하는 단계는 제1 캡핑 층, 상 변화 층, 및 제2 캡핑 층의 적층 스택(layered stack)을 형성한 후 적층 스택을 라미네이팅(laminating)하는 단계를 포함할 수 있다.

진동이 사용되는 경우, 진동은 겔화점(gel point)에 도달할 때까지 각각의 조성물을 진동시키는 것을 포함할 수 있다. 진동은 60 헤르츠(Hz)의 진동 주파수에서 z-방향으로 진동하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 진동은 x- 및 y-방향의 진동 소음과 함께 주로 z축에 있을 수 있다.

각각의 층은 스프레이 코팅, 공기 분무 도장(air atomized spraying), 무기 분무 스프레이(airless atomized spraying), 정전기식 분무(electrostatic spraying), 슬롯 다이 코팅(slot die coating), 접촉 슬롯 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅, 롤러 코팅, 키스 코팅(kiss coating), 전사 코팅, 브러싱, 스크린 인쇄, 패딩(padding), 딥 코팅, 포화, 인쇄, 압력 또는 중력 공급 노즐/건, 핫멜트 도포기, 몰딩, 오버몰딩, 사출 성형, 반응 사출 성형, 풀트루전(pultrusion), 압출, 플라즈마 코팅 또는 수지 주입 공정 사용(예를 들어, 수지 전사 몰딩(RTM), 진공 주입 공정(VIP) 또는 진공 보조 RTM(VARTM))에 의해 형성될 수 있다.

제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층은 캐리어 상에 주조함으로써 각각 독립적으로 형성될 수 있으며, 이는 캐리어로부터 나중에 방출되거나, 대안적으로는 나중에 회로 구조의 층으로 형성될 수 있는 전도성 금속 층 상에 주조된다.

각 층이 독립적으로 형성된 후, 용매가 존재하는 경우 증발될 수 있다. 각 층이 독립적으로 형성된 후, 적용 가능한 경우 층은 적어도 부분적으로 경화될 수 있거나(B-스테이지), 층이 완전히 경화될 수 있다. 각 층은 독립적으로 초기에 부분적으로 경화된 다음, 각 층 사이의 접착을 촉진하기 위해 층상 스택에서 완전히 경화될 수 있다. 각 층은 예를 들어 20 내지 200℃, 또는 30 내지 150℃, 또는 40 내지 100℃에서 독립적으로 가열될 수 있다.

층상 상 변화 복합재는 선택적으로 하나 이상의 추가 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 추가 상 변화 층이 선택적으로 추가 캡핑 층과 함께 존재할 수 있다. 조성물은 예를 들어, 상 변화 층과 캡핑 층 사이에 위치하는 접착 층을 포함할 수 있다. 역으로, 상 변화 층은 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층 중 하나 또는 둘 모두와 물리적으로 직접 접촉할 수 있다.

층상 상 변화 복합재는 장치에 개선된 열 안정성을 제공하여, 전자 장치의 성능 및 수명의 저하를 피하는 능력을 초래할 수 있다. 질화 붕소 입자와 상 변화 물질의 조합은 열 관리 물질로 사용하기에 유리할 수 있으며, 특히 전자기기에서, 상 변화 물질의 존재가 높은 잠열 용량 및 에너지 흡수의 조합을 가능할 수 있게 하고, 질화붕소의 존재는 상 변화 층 안팎으로의 열 전달 속도를 증가시켜, 열 관리 개선, 열 축적 감소, 문제 감소, 프로세서(processor) 속도 향상으로 이어질 수 있다.

물품은 층상 상 변화 복합재를 포함할 수 있다. 층상 상 변화 복합재는 전자 장치, LED 장치, 및 배터리를 포함하는, 다양한 응용분야에서 사용될 수 있다. 층상 상 변화 복합재는 프로세서 및 기타 작동 회로(메모리, 비디오 칩, 또는 텔레콤 칩)의 성능에 해로운 열을 발생시키는 매우 다양한 전자 장치 및 임의의 기타 장치에서 사용될 수 있다. 이러한 전자 장치의 예는 휴대폰, 전자수첩(personal digital assistant; PDA), 스마트-폰, 태블렛, 랩톱 컴퓨터, 휴대용 스캐너, 또는 기타 일반적인 휴대용 장치를 포함한다. 층상 상 변화 복합재는 작동 중 냉각이 필요한 거의 모든 전자 장치, 예를 들어, 소비자 제품, 의료 장치, 자동차 부품, 항공기 부품, 레이더 시스템, 유도 시스템 또는 위성 위치 확인 시스템(global positioning system)에 사용되는 전자기기에 통합될 수 있다. 층상 상 변화 복합재는 배터리, 엔진 제어 장치(ECU), 에어백 모듈, 체온 조절기, 도어 모듈, 정속 주행 모듈(cruise control module), 계기판, 공조 모듈(climate control module), 잠김 방지 브레이크 모듈(ABS), 변속기 컨트롤러 또는 배전 모듈(power distribution module)에서 사용될 수 있다. 층상 상 변화 복합재 및 이의 물품은 또한, 전자기기의 케이싱(casing) 또는 기타 구조적 부품 내에 포함될 수 있다. 일반적으로, 전자 프로세서 또는 기타 전자 회로의 성능 특징에 의존하는 임의의 장치는 층상 상 변화 복합재의 양태를 이용함으로써 기인한 증가된 또는 더욱 안정한 성능 특징으로부터 유용할 수 있다. 특정 실시양태에서, 물품은 열 관리 재료, 열 패드, 에너지 저장용 전극, 슈퍼커패시터, 연료 전지, 배터리, 용량성 담수화 장치, 음향 절연체(acoustic insulator), 단열 복합재, 화학 센서, 기계적 센서, 생체 의학 장치, 액추에이터(actuator), 흡착제, 촉매 지지체, 전계 방출 장치, 기계적 감쇠 장치, 필터, 3차원 가요성 전자 부품, 회로 재료, 집적 회로 패키지, 인쇄 회로 기판, 전자 장치, 화장품, 웨어러블 전자기기(wearable electronic), 고효율 플렉서블 전자 장치, 전력 전자 장치, 고주파 장치 또는 에너지 저장 장치이다.

층상 상 변화 복합재는 작동 동안 냉각을 필요로 하는 실제로 임의의 전자 장치 내에 도입될 수 있다. 예를 들어, 자동차 부품, 항공기 부품, 레이더 시스템, 안내 시스템, 및 민간 및 군사 장비 및 기타 차량에 포함된 GPS 장치에서 사용되는 전자기기는 엔진 제어 유닛(engine control unit, ECU), 에어백 모듈(airbag module), 차체 제어부(body controller), 도어 모듈(door module), 정속 주행 모듈, 계기판, 공조 모듈, 잠김 방지 브레이크 모듈(ABS), 변속기 컨트롤러 또는 배전 모듈과 같은 층상 상 변화 복합재로부터 유용할 수 있다. 층상 상 변화 복합재 및 복합재를 포함하는 물품은 또한 전자기기 또는 기타 구조적 구성요소의 케이싱에 도입될 수 있다. 일반적으로, 전자 프로세서 또는 기타 전자 회로의 성능 특징에 의존하는 임의의 장치는 본원에 개시된 복합재의 양태를 이용함으로써 기인한 증가된 또는 더욱 안정한 성능 특징으로부터 유용할 수 있다.

다음의 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 제공된다. 실시예는 단지 예시일 뿐이며, 본 개시내용에 따라 제조된 장치를, 본 명세서에 기재된 재료, 조건 또는 공정 파라미터로 제한하려는 의도가 아니다.

실시예

실시예 1

직경 3.3cm의 접시에 이소프로판올 20중량%, 질화 붕소 입자 48중량% 및 경화성 에폭시 32중량%를 포함하는 조성물을 주조하여 제1 캡핑층을 제조하였다. 그런 다음 접시를 x, y 및 z 방향으로 진동시키면서 용매를 증발시켰다. 용매를 증발시킨 후, 에폭시를 경화시켜 제1 캡핑층을 형성하였다. 조성물이 겔화점에 도달하면 진동을 멈췄다.

그 다음 상 변화 조성물을 제1 캡핑 층 상에 주조하였다. 상 변화 조성물은 90중량%의 파라핀 및 10중량%의 질화붕소 및 에폭시의 혼합물을 포함하였다. 상 변화 조성물을 x, y, z 방향으로 진동시키고, 에폭시를 경화시켜 상 변화층을 형성하였다. 도 2는 경화 후 상 변화 층의 평면도의 현미경 이미지이다. 도 2는 상 변화 층에 형성된 질화 붕소 입자의 도메인(12)을 나타낸다.

이어서, 제2 조성물을 상 변화 층 상에 주조하였다. 제2 조성물은 20중량%의 이소프로판올, 48중량%의 질화 붕소 입자, 및 32중량%의 경화성 에폭시를 포함하였다. 그런 다음 접시를 x, y 및 z 방향으로 진동시키면서 용매를 증발시켰다. 용매를 증발시킨 후, 에폭시를 경화시켜 제2 캡핑층을 형성하였다. 조성물이 겔화점에 도달하면 진동을 멈췄다. 이어서, 층상 상 변화 복합재를 실온(대략 20 내지 25℃)에서 2시간 동안 건조시켰다.

도 3은 층상 상 변화 복합재의 단면에 대한 주사전자현미경 이미지이다. 도 3은 복합재의 넓은 표면에 수직인 방향으로 상 변화 층에서 질화 붕소 입자의 우수한 정렬을 나타낸다.

하기 설명되는 것은 본 개시내용의 비제한적인 양태이다.

양태 1: 상 변화 물질, 복수의 질화 붕소 입자, 및 결합제를 포함하는 상 변화 층; 및 상기 상 변화 층의 양 면에 위치하는 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층을 포함하는 층상 상 변화 복합재.

양태 2: 양태 1에 있어서, 상기 상 변화 물질이 C_10-36 알칸, C_10-35 지방산, C_10-35 지방산 에스테르, 또는 식물성 오일 중 적어도 하나를 포함하는, 복합재.

양태 3: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 상 변화 층이 상 변화 층의 총 부피를 기준으로 1 내지 99 vol%, 또는 50 내지 99 vol%, 또는 80 내지 95 vol%의 상 변화 물질을 포함하는, 복합재.

양태 4: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 상 변화 물질이 -5 내지 150℃ 범위의 전이 온도를 갖는, 복합재.

양태 5: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 복수의 질화 붕소 입자는 복수의 육방정계 질화 붕소 소판을 포함하는, 복합재.

양태 6: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 상 변화 층이 상 변화 층의 총 부피를 기준으로 하여 5 내지 95 vol%, 또는 50 내지 90 vol%의 복수의 질화붕소 입자를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.

양태 7: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 결합제가 폴리스티렌, 에폭시, 폴리부타디엔, 또는 폴리이소프렌 중 적어도 하나를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.

양태 8: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 상 변화 층이 상 변화 층의 총 부피를 기준으로 0.5 내지 15 vol%, 또는 1 내지 6 vol%의 결합제를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.

양태 9. 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 상 변화 층의 두께가 0.05 내지 10, 또는 0.5 내지 2, 또는 0.5 내지 1.5 mm인, 층상 상 변화 복합재.

양태 10: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층은 에폭시를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.

양태 11: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층은 각각 독립적으로, 각각의 캡핑 층의 총 부피를 기준으로, 10 내지 100 vol%, 또는 30 내지 70 vol%, 또는 30 내지 50 vol%의 결합제를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.

양태 12: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층 중 적어도 하나는 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.

양태 13: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 캡핑 층 중 적어도 하나가, 각각의 캡핑 층의 총 부피를 기준으로, 0 내지 90 vol%, 또는 30 내지 70 vol%, 또는 50 내지 70 vol%의 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.

양태 14: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 각각의 캡핑 층은 독립적으로 0.001 내지 1 mm, 또는 0.01 내지 0.5 mm의 층 두께를 갖는, 층상 상 변화 복합재.

양태 15: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 상기 층상 상 변화 복합재는 열 중력 분석을 사용하여 측정된 적어도 50 J/g, 또는 적어도 75 J/g, 또는 적어도 100 J/g, 또는 적어도 50 내지 150 J/g의 융해열을 갖는, 층상 상 변화 복합재.

양태 16: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 복합재는 ASTM D5470-17에 따라 측정된 0.5 W/mK 초과, 또는 0.5 내지 1 W/mK의 열전도도를 갖는, 층상 상 변화 복합재.

양태 17: 선행 양태 중 어느 하나 이상에 있어서, 난연제를 추가로 포함하는, 층상 상 변화 복합재.

양태 18: 선행 양태 중 어느 하나 이상의 층상 상 변화 복합재를 포함하는 물품.

양태 19: 양태 18에 있어서, 물품은 열 관리 재료, 열 패드, 에너지 저장용 전극, 슈퍼커패시터, 연료 전지, 배터리, 용량성 담수화 장치, 음향 절연체(acoustic insulator), 단열 복합재, 화학 센서, 기계적 센서, 생체 의학 장치, 액추에이터, 흡착제, 촉매 지지체, 전계 방출 장치, 기계적 감쇠 장치, 필터, 3차원 가요성 전자 부품, 회로 재료, 집적 회로 패키지, 인쇄 회로 기판, 전자 장치, 화장품, 웨어러블 전자기기(wearable electronic), 고효율 플렉서블 전자 장치, 전력 전자 장치, 고주파 장치 또는 에너지 저장 장치인, 물품.

양태 20: 양태 1 내지 17 중 어느 하나 이상의 층상 상 변화 복합재를 제조하는 방법으로서, 상기 제1 조성물로부터 상기 제1 캡핑 층을 형성하는 단계로서, 상기 제1 캡핑 층을 형성하는 단계는 선택적으로 3-방향 진동 스테이지 상에서 상기 제1 조성물을 진동시키는 것을 포함하는, 제1 캡핑 층을 형성하는 단계;

상 변화 조성물로부터 상 변화 층을 형성하는 단계, 상기 상 변화 층을 형성하는 단계는 3-방향 진동 스테이지 상에서 상 변화 조성물을 진동시키는 것을 포함하는, 상 변화 층을 형성하는 단계;

제2 조성물로부터 상기 제2 캡핑 층을 형성하는 단계로서, 상기 제2 캡핑 층을 형성하는 단계는 선택적으로 3-방향 진동 스테이지 상에서 상기 제2 조성물을 진동시키는 단계를 포함하는, 제2 캡핑 층을 형성하는 단계; 및

상기 각각의 층은 각각 독립적으로 형성된 다음 서로 적층되어 복합재를 형성하고/하거나 각각의 층 중 적어도 하나가 다른 층 중 하나 위에 직접 형성되는, 층상 상 변화 복합재의 제조 방법.

양태 21: 양태 20에 있어서, 상 변화 조성물에 용매가 없는, 방법.

양태 22. 양태 20에 있어서, 상기 제1 캡핑 층을 형성하는 단계는 제1 경화성 조성물(예를 들어, 제1 에폭시, 제1 경화제를 포함함), 제1 용매, 및 제1 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 제1 조성물을 3-방향 진동 스테이지 상에서 주조(casting)하는 단계, 상기 스테이지를 3방향으로 진동시키면서 상기 제1 용매를 증발시키는 단계, 및 상기 제1 경화성 조성물을 경화시켜 상기 제1 캡핑 층을 형성하는 단계를 포함하고;

상기 상 변화 층을 형성하는 단계는 상 변화 물질, 경화성 조성물(예를 들어, 에폭시 및 경화제를 포함), 및 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 상 변화 조성물을 3-방향 진동 스테이지 상에 주조하는 단계, 상기 스테이지를 3방향으로 진동하는 단계, 및 상기 경화성 조성물을 경화시켜 상기 상 변화 층을 형성하는 단계를 포함하고;

상기 제2 캡핑 층을 형성하는 단계는 제2 경화성 조성물(예를 들어, 제2 에폭시 및 제2 경화제를 포함), 제2 용매, 및 제2 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 제2 조성물을 3-방향 진동 스테이지 상에 주조하는 단계, 상기 스테이지를 3방향으로 진동시키면서 상기 제2 용매를 증발시키는 단계, 및 상기 제2 경화성 조성물을 경화시켜 상기 제2 캡핑 층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.

양태 23: 양태 22에 있어서, 상 변화 조성물을 주조하는 단계는 제1 캡핑 층 상에 상 변화 조성물을 주조하는 단계를 포함하는, 방법.

양태 24: 양태 22 내지 양태 23 중 어느 하나 이상에 있어서, 제2 조성물을 주조하는 단계는 상 변화 층 상에 제2 조성물을 주조하는 단계를 포함하는, 방법.

양태 25: 양태 22 내지 양태 24 중 어느 하나 이상에 있어서, 각각의 주조 단계가 독립적으로 겔화점에 도달할 때까지 각각의 조성물을 진동시키는 단계를 포함하는, 방법.

양태 26: 양태 20 내지 양태 21 중 어느 하나 이상에 있어서, 제1 캡핑 층, 상 변화 층, 및 제2 캡핑 층을 적층하여 적층 스택을 형성하고 적층 스택을 라미네이팅하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

양태 27: 양태 20 내지 양태 26 중 어느 하나 이상에 있어서, 제1 조성물 및 제2 조성물 각각은 독립적으로 각각의 조성물의 총 중량을 기준으로, 제1 용매 및 제2 용매를 각각 3 내지 50 중량% 포함하는, 방법.

양태 28. 하기를 포함하는, 선행하는 양태 중 어느 하나 이상의 층상 상 변화 복합재: C_10-36알칸, C_10-35 지방산, C_10-35 지방산 에스테르, 또는 식물성 오일 중 적어도 하나를 포함하는 상 변화 물질을 포함하는 1 내지 99 vol%의 상 변화 층; 복수의 육방정계 질화 붕소 소판을 포함하는 5 내지 95 vol%의 복수의 질화 붕소 입자; 및 폴리스티렌, 에폭시, 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 중 하나 이상을 포함하는 결합제 0.5 내지 15 vol%; 및 상기 상 변화 층의 양 면에 위치하는 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층을 포함하는, 층상 상 변화 복합재. 상 변화 층의 두께는 0.05 내지 10 mm, 또는 0.5 내지 2 mm, 또는 0.5 내지 1.5 mm일 수 있고, 각각의 캡핑 층은 독립적으로 0.001 내지 1 mm, 또는 0.01 내지 0.5 mm의 층 두께를 가질 수 있다. 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층은 각각 독립적으로 각각의 캡핑 층의 총 부피를 기준으로 10 내지 100 vol%의 결합제를 포함할 수 있다.

조성물, 방법 및 물품은 본원에 기재된 임의의 적절한 재료, 단계, 또는 구성요소를 포함하거나, 구성되거나, 필수적으로 구성되는 것일 수 있다. 조성물, 방법 및 물품은 추가적으로, 또는 대안적으로 조성물, 방법 및 물품의 기능 또는 목적을 달성하는데 필요하지 않은 임의의 재료(또는 종), 단계 또는 구성요소가 없거나, 또는 실질적으로 없도록 제형화될 수 있다.

본원에서 사용되는 "a," "an," "the," 및 "적어도 하나"는 수량의 제한을 의미하는 것이 아니라, 문맥상 달리 명백하게 지시되지 않는 한, 단수 및 복수를 모두 포함하도록 의도된다. 예를 들면, "요소(an element)"는 문맥상 달리 명시되지 않는 한 "적어도 하나의 요소"와 동일한 의미를 갖는다. 용어 "조합(combination)"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 또한, "적어도 하나의(at least one of)"는 목록이 각 요소를 개별적으로 포함함을 의미할 뿐만 아니라, 목록의 둘 이상의 요소의 조합 및 목록의 적어도 하나의 요소와 명시하지 않은 유사한 요소의 조합을 포함한다.

용어 "또는"은 문맥에 의해 달리 명시되지 않는 한, "및/또는"을 의미한다. 명세서 전체에 걸쳐 "일 양태(an aspect)", "다른 양태(another aspect)", "일부 양태(some aspect)" 등에 대한 언급은 양태과 관련하여 기재된 특정 요소(예를 들면, 특징, 구조, 단계 또는 특성)가 본 명세서에 기술된 적어도 하나의 양태에 포함되고, 다른 양태에 존재하거나 존재하지 않을 수 있음을 의미한다. 또한, 기재된 요소들은 다양한 양태에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있음을 이해해야 한다.

본 명세서 상에 달리 명시되지 않는 한, 모든 시험 표준은 본 출원의 출원일 또는 우선권이 주장되는 경우 시험 표준이 나타나는 최우선 출원의 출원일을 기준으로 유효한 가장 최근의 표준에 해당한다. 동일한 구성요소 또는 속성에 대한 모든 범위의 종점은 종점을 포함하는 것이고, 독립적으로 결합 가능하며, 모든 중간 점 및 범위를 포함한다. 예를 들어, "25 부피 퍼센트 이하 또는 5 내지 20 부피 퍼센트"의 범위는 10 내지 23 부피 퍼센트 등과 같은 "5 내지 25 부피 퍼센트"의 범위의 모든 중간값 및 종말점을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "제1(first)", "제2(second)" 등은 임의의 순서, 수량 또는 중요성을 나타내지 않고, 대신 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. 층, 필름, 영역 또는 서브스트레이트(substrate)와 같은 요소가 다른 요소 "상에" 있는 것으로 언급될 때, 다른 요소 위에 직접 있을 수 있거나, 중간 요소가 또한 존재할 수 있다. 반대로, 어느 요소가 다른 요소 "상에 직접적으로" 또는 "직접 물리적으로 접촉하는" 것으로 언급될 때, 개재 요소는 존재하지 않는 것이다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술 및 과학 용어는 본 개시 내용이 속하는 기술 분야에서 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

인용된 모든 특허, 특허 출원, 및 기타 참고문헌은 그 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다. 그러나, 본 출원의 용어가 포함된 참고문헌의 용어와 모순되거나 상충되는 경우, 본 출원의 용어가, 포함된 참고문헌의 상충되는 용어보다 우선한다.

특정 실시양태가 설명되었지만, 현재 예상되지 않거나 예상할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 등가물이 출원인 또는 당업자에게 발생할 수 있다. 따라서, 출원되고 보정될 수 있는 첨부된 청구범위는 이러한 모든 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 등가물을 포함하도록 의도된다.

Claims

상 변화 물질, 복수의 질화 붕소 입자 및 결합제를 포함하는 상 변화 층; 및 상기 상 변화 층의 양 면(opposing sides)에 위치하는 제1 캡핑 층 및 제2 캡핑 층을 포함하는, 층상 상 변화 복합재(composite).
제1항에 있어서, 상기 상 변화 물질이 C_10-36 알칸, C_10-35 지방산, C_10-35 지방산 에스테르, 또는 식물성 오일 중 적어도 하나를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상 변화 층이, 상기 상 변화 층의 총 부피를 기준으로, 1 내지 99 부피 퍼센트, 또는 1 내지 94.5 부피 퍼센트, 또는 50 내지 99 부피 퍼센트, 또는 80 내지 95 부피 퍼센트의 상 변화 물질을 포함하는, 층상 상 변화 복합재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상 변화 물질이 -5 내지 150℃의 전이 온도를 갖는, 층상 상 변화 복합재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 질화 붕소 입자 중 적어도 하나가 복수의 육방정계(hexagonal) 질화 붕소 소판(platelet)을 포함하고; 또는 상기 결합제가 폴리스티렌, 에폭시, 폴리부타디엔, 또는 폴리이소프렌 중 적어도 하나를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상 변화 층이 상기 상 변화 층의 총 부피를 기준으로 5 내지 95 부피 퍼센트, 또는 50 내지 90 부피 퍼센트의 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상 변화 층이 상기 상 변화 층의 총 부피를 기준으로 0.5 내지 15 부피 퍼센트, 또는 1 내지 6 부피 퍼센트의 결합제를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상 변화 층의 두께가 0.05 내지 10 mm, 또는 0.5 내지 2 mm, 또는 0.5 내지 1.5 mm이고; 상기 각각의 캡핑 층이 독립적으로 0.001 내지 1 mm, 또는 0.01 내지 0.5 mm의 층 두께를 갖는, 층상 상 변화 복합재.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 캡핑 층 및 상기 제2 캡핑 층이 에폭시를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 캡핑 층 및 상기 제2 캡핑 층이 각각 독립적으로, 각각의 캡핑 층의 총 부피를 기준으로 10 내지 100 부피 퍼센트, 또는 30 내지 70 부피 퍼센트, 또는 30 내지 50 부피 퍼센트의 결합제를 포함하고; 각각의 캡핑 층의 총 부피를 기준으로 0 내지 90 부피 퍼센트, 또는 30 내지 70 부피 퍼센트, 또는 50 내지 70 부피 퍼센트의 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는, 층상 상 변화 복합재.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층상 상 변화 복합재가 열 중력 분석(thermal gravitational analysis)을 사용하여 측정된 적어도 50 J/g, 또는 적어도 75 J/g, 또는 적어도 100 J/g, 또는 적어도 50 내지 150 J/g의 융해열 중 적어도 하나를 갖고; 또는 상기 층상 상 변화 복합재가 ASTM D5470-17에 따라 측정된 미터 켈빈(meter Kelvin)당 0.5와트(Watt), 또는 미터 켈빈당 0.5 내지 1와트의 열전도도를 갖는, 층상 상 변화 복합재.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 층상 상 변화 복합재를 포함하는 물품.
제12항에 있어서, 상기 물품이 열 관리 재료, 열 패드, 에너지 저장용 전극, 슈퍼커패시터(supercapacitor), 연료 전지, 배터리, 용량성 담수화 장치, 음향 절연체(acoustic insulator), 단열 복합재, 화학 센서, 기계적 센서, 생체 의학 장치, 액추에이터(actuator), 흡착제, 촉매 지지체, 전계 방출 장치, 기계적 감쇠 장치, 필터, 3차원 가요성 전자 부품, 회로 재료, 집적 회로 패키지, 인쇄 회로 기판, 전자 장치, 화장품, 웨어러블 전자기기(wearable electronic), 고효율 플렉서블 전자 장치, 전력 전자 장치, 고주파 장치 또는 에너지 저장 장치인, 물품.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 층상 상 변화 복합재의 제조 방법으로서,
제1 조성물로부터 제1 캡핑 층을 형성하는 단계로서, 상기 제1 캡핑 층을 형성하는 단계는 선택적으로 3-방향 진동 스테이지(stage) 상에서 상기 제1 조성물을 진동시키는 단계를 포함하는, 제1 캡핑 층을 형성하는 단계;
상 변화 조성물로부터 상 변화 층을 형성하는 단계로서, 상기 상 변화 층을 형성하는 단계는 3-방향 진동 스테이지 상에서 상 변화 조성물을 진동시키는 단계를 포함하는, 상 변화 층을 형성하는 단계;
제2 조성물로부터 제2 캡핑 층을 형성하는 단계로서, 상기 제2 캡핑 층을 형성하는 단계는 선택적으로 3-방향 진동 스테이지 상에서 상기 제2 조성물을 진동시키는 단계를 포함하는, 제2 캡핑 층을 형성하는 단계; 및
상기 각각의 층은 각각 독립적으로 형성된 다음 서로 적층되어 복합재를 형성하고/하거나 각각의 층 중 적어도 하나가 다른 층 중 하나 위에 직접 형성되는, 층상 상 변화 복합재의 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 상 변화 조성물에 용매가 없는 것인, 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 캡핑 층을 형성하는 단계는, 3-방향 진동 스테이지 상에서 제1 경화성 조성물(예를 들어, 제1 에폭시, 제1 경화제를 포함함), 제1 용매, 및 제1 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 제1 조성물을 주조(casting)하는 단계, 상기 스테이지를 3방향에서 진동시키면서 상기 제1 용매를 증발시키는 단계, 및 상기 제1 경화성 조성물을 경화시켜 상기 제1 캡핑 층을 형성하는 단계를 포함하고;
상기 상 변화 층을 형성하는 단계는 3-방향 진동 스테이지 상에서 상 변화 물질, 경화성 조성물(예를 들어, 에폭시 및 경화제를 포함), 및 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 상 변화 조성물을 주조하는 단계, 상기 스테이지를 3방향에서 진동시키는 단계, 및 상기 경화성 조성물을 경화시켜 상기 상 변화 층을 형성하는 단계를 포함하고;
상기 제2 캡핑 층을 형성하는 단계는 3-방향 진동 스테이지 상에서 제2 경화성 조성물(예를 들어, 제2 에폭시 및 제2 경화제를 포함), 제2 용매, 및 제2 복수의 질화 붕소 입자를 포함하는 제2 조성물을 주조하는 단계, 상기 스테이지를 3방향에서 진동시키면서 상기 제2 용매를 증발시키는 단계, 및 상기 제2 경화성 조성물을 경화시켜 상기 제2 캡핑 층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 상 변화 조성물을 주조하는 단계가 상기 제1 캡핑 층 상에 상기 상 변화 조성물을 주조하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 제2 조성물을 주조하는 단계가 상기 제2 조성물을 상기 상 변화 층 상에 주조하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 주조 단계가 독립적으로 겔화점(gel point)에 도달할 때까지 각각의 조성물을 진동시키는 단계를 포함하는, 방법.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 캡핑 층, 상기 상 변화 층, 및 상기 제2 캡핑 층을 적층하여 적층체(layered stack)를 형성하고, 상기 적층체를 라미네이팅(laminating)하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.