KR20240023487A - 정렬된 섬유와, 땜납, 합금 및/또는 다른 금속과 같은재료를 포함하는 열 계면 재료 - Google Patents

정렬된 섬유와, 땜납, 합금 및/또는 다른 금속과 같은재료를 포함하는 열 계면 재료 Download PDF

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라파엘 주니어 파딜라
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보스턴 머티리얼즈, 아이엔씨.
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Abstract

본 개시는 일반적으로 반도체 장치 또는 다른 적용에 사용하기 위한 다양한 열 전도성 재료에 관한 것이다. 일부 경우에 재료는, 예를 들면 기판을 규정하는 탄소 섬유와 같은 정렬된 섬유, 및 땜납과 같은 금속을 포함할 수 있다. 일부 경우에 금속은 전이 금속 풍부 땜납 합금, 전도성 잉크와 같은 전도성 매체, 열 화학 기상 퇴적 땜납, 산화물 코팅된 액체 금속, 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금 등 내에 존재할 수 있다. 금속은 특정 실시형태에 있어서 비교적 낮은 용융 온도를 가질 수 있다. 금속은 복수의 불연속 섬유들 사이에 산재하거나 침투할 수 있고, 및/또는 섬유의 적어도 일부를 둘러싸고 있을 수 있다. 일부 경우에 금속은 탄소 섬유와 반응하여 금속 탄화물을 형성하고 및/또는 탄소 섬유 내로 확산될 수 있으며, 이는 금속과 탄소 섬유 사이의 접촉을 용이하게 할 수 있다. 다른 양태는 일반적으로 이러한 조성물을 사용하는 장치, 이러한 조성물을 제조하는 방법, 이러한 조성물을 포함하는 키트 등에 관한 것이다.

Description

정렬된 섬유와, 땜납, 합금 및/또는 다른 금속과 같은 재료를 포함하는 열 계면 재료{THERMAL INTERFACE MATERIALS COMPRISING ALIGNED FIBERS AND MATERIALS SUCH AS SOLDER, ALLOYS, AND/OR OTHER METALS}
(관련 출원)
본 출원은 2022년 8월 15일자로 출원된 "정렬된 섬유와, 땜납, 합금 및/또는 다른 금속과 같은 재료를 포함하는 열 계면 재료"라는 발명의 명칭의 미국 가특허 출원 번호 63/398,190의 이익을 주장하며, 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
본 개시는 일반적으로 반도체 장치 또는 다른 적용에 사용되는 다양한 열 전도성 재료에 관한 것이다. 일부 경우에, 재료는 탄소 섬유와 같은 정렬된 섬유, 및 땜납과 같은 금속을 포함할 수 있다.
열 계면 재료는 비교적 낮은 열 임피던스와 높은 열 전도율을 갖는 재료이다. 이들은, 예를 들면 제 1 위치(예를 들면, 열원)와 제 2 위치(예를 들면, 히트 싱크) 사이에서 열을 전도하기 위해 사용될 수 있다. 따라서 열 계면 재료는 제 1 위치와 제 2 위치를 열적 연통(thermally communicate)하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 열 계면 재료의 사용의 일 예는 전자 장치에서 열을 발산하는 것이다. 예를 들면, 컴퓨터의 반도체 장치는 종종 상당량의 열을 생성하여 칩이나 다른 구성요소를 손상시킬 수 있다. 따라서, 열 계면 재료는 반도체 장치를 냉각 핀(cooling fin)과 같은 적절한 히트 싱크에 연결하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 많은 열 계면 재료는 비효율적이며, 적절하게 높은 열 전도율을 갖지 않는다. 따라서 여전히 개선이 필요하다.
본 개시는 일반적으로 반도체 장치 또는 다른 적용에 사용하기 위한 다양한 열 전도성 재료에 관한 것이다. 일부 경우에, 재료는 탄소 섬유와 같은 정렬된 섬유, 및 땜납과 같은 금속을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 재료는 탄소 섬유와 같은 정렬된 섬유, 및 땜납과 같은 금속을 포함할 수 있다. 일부 경우에 본 개시의 대상은 상호 관련된 제품, 특정 문제에 대한 대안적인 해결책, 및/또는 하나 이상의 시스템 및/또는 물품의 복수의 상이한 용도를 포함한다.
일 양태에서, 본 개시는 조성물에 관한 것이다. 실시형태의 일 세트에 있어서, 조성물은 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유, 및 복수의 불연속 섬유와 접촉하는 땜납을 포함한다. 일부 경우에, 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%가 실질적으로 정렬된다.
실시형태의 다른 세트에 있어서, 조성물은 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유, 복수의 불연속 섬유와 접촉하는 금속을 포함한다. 일부 경우에, 금속은 265℃ 이하의 용융 온도를 갖는다. 특정 실시형태에 있어서, 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%는 실질적으로 정렬된다
실시형태의 또 다른 세트에 있어서, 조성물은 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유, 복수의 불연속 섬유와 접촉하는 금속을 포함한다. 일부 경우에, 복수의 불연속 섬유는 금속보다 열 전도성이 높다. 일부 실시형태에 있어서, 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%는 실질적으로 정렬된다.
실시형태의 또 다른 세트에 있어서, 조성물은 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유, 및 복수의 불연속 섬유와 접촉하는 탄화물을 포함한다. 특정 실시형태에 있어서, 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%가 실질적으로 정렬된다.
실시형태의 다른 세트에 있어서, 조성물은 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유, 및 복수의 불연속 섬유와 접촉하는 금속을 포함한다. 특정 경우에, 복수의 불연속 섬유 및 금속은 함께 20% 이하의 내부 공극 체적을 갖는다. 일부 실시형태에 있어서, 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%는 실질적으로 정렬된다.
다른 양태에 있어서, 본 개시는 방법에 관한 것이다. 실시형태의 일 세트에 있어서, 방법은 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유를 제공하는 단계, 및 불연속 섬유의 적어도 일부를 땜납에 노출시키는 단계를 포함한다. 일부 경우에, 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%는 실질적으로 정렬된다.
실시형태의 다른 세트에 있어서, 방법은 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유를 제공하는 단계, 및 열 및/또는 압력 하에서 복수의 불연속 섬유 사이에 땜납을 밀어넣는(forcing) 단계를 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%는 실질적으로 정렬된다.
다른 양태에 있어서, 본 개시는 본원에 설명된 실시형태 중 하나 이상, 예를 들면 열 전도성 정렬된 재료를 제조하는 방법을 포함한다. 또 다른 양태에 있어서, 본 개시는 본원에 설명된 실시형태 중 하나 이상, 예를 들면, 열 전도성 정렬된 재료를 사용하는 방법을 포함한다.
본 개시의 다른 이점 및 신규한 특징은 첨부된 도면과 함께 고려될 때, 본 개시의 다양한 비제한적인 실시형태에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 개시의 비제한적인 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이며, 이는 개략적이며, 축척대로 그려지도록 의도되지 않는다. 도면에서, 도시된 동일하거나 거의 동일한 구성요소 각각은 전형적으로 단일 숫자로 나타내어진다. 명확성을 위해, 모든 구성요소가 모든 도면에 표시되는 것은 아니며, 당업자가 본 개시를 이해하게 하기 위해 도시가 필요하지 않은 경우는 개시의 각각의 실시형태의 모든 구성요소가 나타내어지는 것도 아니다. 도면에서:
도 1은 일 실시형태에 따른 복수의 실질적으로 정렬된 섬유를 포함하는 기재를 개략적으로 도시한다.
도 2는 다른 실시형태에 있어서, 금속 플레이트 사이의 복수의 실질적으로 정렬된 섬유를 포함하는 기재를 개략적으로 도시한다.
도 3은 또 다른 실시형태에 있어서, 복수의 실질적으로 정렬된 섬유 및 공극 체적을 포함하는 기재를 개략적으로 도시한다.
도 4는 일 실시형태에 있어서, 인듐이 침투된 탄소 섬유를 도시하는 현미경 사진이다.
도 5는 다른 실시형태에 있어서, 인듐이 침투된 탄소 섬유를 도시하는 현미경 사진이다.
도 6의 A 내지 도 6의 B는 또 다른 실시형태에 있어서, 인듐이 침투된 탄소 섬유를 도시하는 현미경 사진이다.
본 개시는 일반적으로 반도체 장치 또는 다른 적용에 사용하기 위한 다양한 열 전도성 재료에 관한 것이다. 일부 경우에, 재료는, 예를 들면 기재를 규정하는 탄소 섬유와 같은 정렬된 섬유, 및 땜납과 같은 금속을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 금속은 전이 금속 풍부 땜납 합금, 전도성 잉크와 같은 전도성 매체, 열 화학 기상 퇴적 땜납, 산화물 코팅된 액체 금속, 또는 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금 등 내에 존재할 수 있다. 금속은 특정 실시형태에 있어서 비교적 낮은 용융 온도를 가질 수 있다. 금속은 복수의 불연속 섬유 사이에 산재 또는 침투될 수 있고, 및/또는 섬유의 적어도 일부를 둘러싸고 있을 수 있다. 일부 경우에, 금속은 탄소 섬유와 반응하여 금속 탄화물을 형성하고 및/또는 탄소 섬유 내로 확산될 수 있으며, 이는 금속과 탄소 섬유 사이의 접촉을 용이하게 할 수 있다. 다른 양태는 일반적으로 이러한 조성물을 사용하는 장치, 이러한 조성물을 제조하는 방법, 이러한 조성물을 포함하는 키트 등에 관한 것이다.
예를 들면, 본원에서 논의된 바와 같은 특정 양태는 일반적으로 열 계면 재료(TIM) 및 조성물에 관한 것이다. 이들은, 예를 들면 제 1 위치(예를 들면, 열원)와 제 2 위치(예를 들면, 히트 싱크) 사이에서 열을 전도하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 조성물은 반도체 장치(예를 들면, 열원 또는 발열체)와, 히트 싱크 또는 냉각 장치(예를 들면, 방열체) 사이에 위치할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 열 전도성 탄소 섬유는 재료를 통해 열을 신속하고 효율적으로 전달하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 일부 실시형태에 있어서, 이러한 조성물은, 예를 들면 열 전달 대신에 또는 열 전달에 추가하여 전자기 간섭(EMI) 차폐를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
실시형태의 일 세트에 있어서, 일부 경우에 본원에 설명된 것과 같은 조성물은 실질적으로 정렬될 수 있는 복수의 불연속 섬유를 함유할 수 있다. 이러한 정렬이 완벽할 필요는 없지만, 일반적으로 조성물 내 섬유의 적어도 일부는, 예를 들면 본원에서 논의된 바와 같이 복수의 섬유의 평균 정렬의 45° 이내, 또는 20° 이하 이내인 정렬을 나타낼 수 있다는 점에 유의해야 한다. 또한, 일부 실시형태에 있어서, 이러한 섬유는 비교적 높은 체적 또는 패킹 분율로 실질적으로 정렬될 수 있다. 예를 들면, 섬유는 조성물의 적어도 30vol%, 적어도 40vol%, 적어도 50vol% 등이 이러한 섬유를 포함하도록 조성물 내에 존재할 수 있다. 더 높은 체적 퍼센트는 또한 다른 실시형태에 있어서, 예를 들면 후술하는 바와 같이 가능하다. 이러한 섬유는, 예를 들면 실질적으로 정렬될 때, 예를 들면 섬유의 정렬 및 방향성으로 인해 제 1 위치 및 제 2 위치로부터 열을 전달하는 데 특히 효과적일 수 있다. 또한, 일부 경우에 복수의 불연속 섬유는 금속보다 열 전도성이 더 높을 수 있다. 대조적으로, 열 계면 재료에 사용되는 많은 다른 조성물은 훨씬 더 낮은 섬유 농도 또는 밀도를 가지며, 전형적으로는 존재할 수 있는 임의의 섬유는, 예를 들면 이들의 낮은 농도로 인해 상당량의 열을 전달할 수는 없다.
일부 실시형태에 있어서, 금속 또는 땜납과 같은 재료가 조성물 내에 사용될 수 있다. 실시형태의 일 세트에 있어서, 이러한 조성물은 제 1 위치와 제 2 위치 사이, 예를 들면 열원과, 히트 싱크 또는 냉각 장치 사이의 양호한 열 접촉을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 금속은 비교적 낮은 용융 온도를 갖도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서 땜납은, 예를 들면 InAg, InCr, InNi, InCo 등과 같은 땜납 합금으로서 인듐을 포함할 수 있다. 땜납 합금의 다른 예로는 SnAgCu 합금, 예를 들면 96.5% Sn/3.0% Ag/0.5% Cu(즉, SAC305), 재활용된 땜납 합금 등이 포함된다. 일부 경우에, 이러한 재료는 조립 공정 온도, 열 기계적 특성, 기계적 특성, CTE(열 팽창계수), 열 전도율, 열 저항, 압축 강도, 취급성, 환경적 영향, 납땜성 등과 같은 조성물의 특성에 차이를 제공할 수 있다. 일부 경우에, 땜납 플럭스도 존재할 수 있으며, 예를 들면 섬유 상에 코팅된다. 일부 실시형태에 있어서 땜납 플럭스는 재료와 섬유 사이의 결합을 용이하게 하는 데 유용할 수 있다.
이러한 재료는, 예를 들면 섬유의 적어도 일부를 둘러싸고, 및/또는 섬유 사이에 산재 또는 침투되는 섬유의 적어도 일부와 접촉할 수 있다. 예를 들면, 이러한 재료는 본원에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 적용된 압력, 중력, 모세관 작용 등과 같은 기술을 사용하여 기재 내로 또는 섬유 사이로 주입될 수 있다. 놀랍게도, 본원에서 논의된 바와 같이, 본원에서 논의된 바와 같은 특정 재료 및 방법은 땜납과 같은 금속이 섬유를 "적실(wet out)" 수 있으며, 예를 들면 금속이 섬유를 적어도 부분적으로 덮거나 둘러싸도록 할 수 있다. 일부 경우에, 이는 예를 들면 본원에서 논의된 바와 같이 비교적 작은 공극 체적을 초래할 수 있다. 또한, 일부 경우에 추가의 재료가 기재 상에 코팅될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 실질적으로 정렬된 불연속 섬유의 존재는, 예를 들면 금속의 용융 온도를 초과하는 온도로 가열될 때, 금속이 조성물로부터 유출되는 것을 감소하거나 방지할 수 있다. 어떠한 이론에 얽매이고자 하는 일 없이, 불연속 섬유는 금속이 조성물로부터 유출되는 것을 감소하거나 방지하는 물리적 장벽으로서 작용할 수 있는 것으로 여겨진다. 또한, 본원에서 논의된 바와 같이, 금속은 섬유를 부분적으로 "적시게" 할 수 있다. 또한, 일부 경우에 섬유는, 예를 들면 힘 또는 중량을 가할 때 실질적으로 압축되지 않아, 이러한 힘 또는 중량이 금속의 이동을 야기하는 능력을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 일부 경우에 섬유는, 예를 들면 조성물의 사용 또는 조립 동안에 금속이 밀어넣어지거나, 압착되거나, 또는 흡출되는 것을 감소하거나 억제할 수 있다. 비제한적인 예로서, 이러한 조성물의 하나의 개략도가 본원에서 논의된 바와 같은 특정 양태에 따라 도 1에 나타내어질 수 있으며, 여기서 기재(10)는 실질적으로 정렬된 복수의 섬유(15) 및 섬유를 둘러싸고 섬유 사이에 산재되어 있는 재료(20)를 포함한다. 예를 들면, 섬유는 탄소 섬유를 포함할 수 있고, 및/또는 재료는 땜납(예를 들면, 인듐을 함유하는 땜납)과 같은 금속일 수 있다. 또한, 일부 실시형태에 있어서 조성물은, 예를 들면, 제 1 위치(예를 들면, 열원)로부터 제 2 위치(예를 들면, 히트 싱크 또는 냉각 장치)로 열을 전도할 수 있는 열 계면 재료의 일부로서 금속 플레이트(예를 들면, 구리 또는 다른 금속을 포함함) 사이에 함유될 수 있다. 일부 경우에, 금속 플레이트는 실질적으로 평행할 수 있다. 이는 플레이트(30)를 갖는 도 2의 예에서 개략적으로 알 수 있다. 플레이트(30)는, 예를 들면 장치 내의 리드, 다이 또는 다른 구성요소일 수 있다.
또한, 일부 실시형태에 있어서, 재료가 섬유 사이에 완벽히 산재되어 있지 않을 수 있으며, 예를 들면 복수의 불연속 섬유와 재료 사이에 생성된 일부 공극 체적이 있을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이는 공극 체적(40)을 갖는 도 3에 개략적으로 나타내어져 있다. 그러나, 본원에서 논의된 바와 같은 일부 실시형태에 있어서, 내부 공극 체적은 특정 경우에서와 같이 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하 즌일 수 있으며, 예를 들면 본원에 설명된 바와 같이, 재료에 의한 섬유 사이의 비교적 다량의 침투가 달성될 수 있다. 이러한 조성물은, 예를 들면 공극 체적을 통과하는 복수의 불연속 섬유의 존재로 인해 및/또는 존재할 수 있는 비교적 작은 공극 체적으로 인해 여전히 비교적 높은 열 전도율을 나타낼 수 있다.
상기 논의는 특정 열 전도성 정렬된 재료를 제조하는 데 사용될 수 있는 본 발명의 특정 실시형태의 비제한적인 예이다. 그러나, 다른 실시형태도 가능하다. 따라서, 보다 일반적으로 본 발명의 다양한 양태는 정렬된 재료를 위한 다양한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 일부 양태는 일반적으로 제 1 위치(예를 들면, 열원)와 제 2 위치(예를 들면, 히트 싱크) 사이에서 열을 전도할 수 있는 조성물에 관한 것이다. 특정 예에 있어서, 조성물은 제 1 위치와 제 2 위치를 열적 연통하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있는 열 계면 재료로서 사용될 수 있다. 실시형태의 일 세트에 있어서, 본원에서 논의된 것과 같은 조성물은 비교적 높은 열 전도율을 가질 수 있다. 예를 들면, 조성물은 적어도 3W/mK, 적어도 5W/mK, 적어도 10W/mK, 적어도 20W/mK, 적어도 25W/mK, 적어도 30W/mK, 적어도 35W/mK, 적어도 40W/mK, 적어도 45W/mK, 적어도 50W/mK, 적어도 60W/mK, 적어도 75W/mK, 적어도 100W/mK, 적어도 200W/mK, 적어도 250W/mK, 적어도 300W/mK, 적어도 350W/mK, 적어도 400W/mK, 적어도 450W/mK, 적어도 500W/mK, 적어도 600W/mK, 적어도 750W/mK 등의 전체 열 전도율을 가질 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 조성물은 복수의 불연속 섬유, 및 불연속 섬유의 적어도 일부와 접촉하는 땜납 또는 다른 금속을 포함할 수 있다. 불연속 섬유는 탄소 섬유, 및/또는 본원에 설명된 것과 같은 재료를 사용하여 형성된 다른 섬유를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 복수의 불연속 섬유가 실질적으로 정렬될 수 있으며, 이는 놀랍게도 예를 들면, 정렬 방향 또는 두께 관통(through-thickness) 방향을 따라 현저히 개선된 열 전달을 허용한다. 특정 실시형태에 있어서 이러한 조성물은 불연속 섬유의 조밀 패킹(close packing)으로 인해 개선된 열 전달을 초래할 수 있다. 예를 들면, 섬유의 적어도 30vol%(또는 본원에 설명된 것과 같은 다른 퍼센트)가 실질적으로 정렬될 수 있고, 이는 조성물 내에서 개선된 열 전달을 초래할 수 있다. 또한, 일부 실시형태에 있어서 재료는 이방성 열 전도율을 나타낼 수 있다.
또한, 특정 실시형태에 있어서, 조성물은 열 전달 대신에 열 전달에 추가하여 전자기 간섭에 대한 차폐물로서 유용할 수 있다. 일부 경우에, 예를 들면 땜납과 같은 금속을 사용하여 재료의 벌크 전기 전도율을 증가시킴으로써, 재료는 전자기파를 흡수할 수 있고, 이에 의해 전자기 간섭으로부터 차폐될 수 있다. 전자기 차폐는 적용에 따라 부분적 또는 전체적일 수 있다. 일부 경우에, 차폐는, 예를 들면 조성물 내의 전도성 요소, 예를 들면 본원에 설명된 것과 같은 탄소 또는 다른 섬유로 인해 전파, 전자기장, 정전기장 등의 결합을 감소시킬 수 있다. 또한, 일부 실시형태에 있어서, 조성물의 증가된 열 전도율은 또한 증가된 전기 전도율, 및/또는 전자기 간섭으로부터의 증가된 차폐에 상응할 수 있다.
따라서, 본원에서 논의된 바와 같은 일 양태는 일반적으로 복수의 불연속 섬유에 관한 것이다. 일부 실시형태에 있어서, 예를 들면 기재를 규정할 수 있도록 존재하는 비교적 많은 수의 불연속 섬유가 있을 수 있다. 불연속 섬유는 기재의 비교적 큰 퍼센트를 형성할 수 있다. 예를 들면, 기재의 적어도 20vol%, 적어도 30vol%, 적어도 40vol%, 적어도 50vol%, 적어도 60vol%, 적어도 70vol%, 적어도 80vol%, 적어도 90vol%, 적어도 95vol%, 적어도 97vol%, 또는 적어도 99vol%가 불연속 섬유로부터 형성될 수 있다.
또한, 특정 실시형태에 있어서, 불연속 섬유의 일부 또는 전부가 실질적으로 정렬될 수 있다. 불연속 섬유를 정렬하는 방법은 아래에서 더 상세히 논의된다. 그러나, 정렬이 완벽할 필요는 없다는 것을 이해해야 한다. 예를 들면, 본원에 설명된 것과 같은 일부 경우에, 기재 또는 복합체 내 섬유의 적어도 5% 이상은 복수의 섬유의 평균 정렬의 45° 이하 이내인 정렬을 나타낼 수 있다. 추가 실시형태가 이하에서 논의된다.
불연속 섬유에 추가하여, 특정 양태에 따라 땜납과 같은 금속, 또는 다른 재료가 조성물 내에 존재할 수도 있다. 실시형태의 일 세트에 있어서, 이러한 재료는 열원, 히트 싱크, 냉각 장치 등과 같은 장치의 다른 구성요소와 재료 사이의 양호한 열 접촉을 형성할 수 있는 데 특히 유용할 수 있다. 일부 경우에, 이러한 재료는, 비교적 따뜻한 온도에 노출될 때, 부분적으로 또는 완전히 연화되거나 액화될 수 있으며, 이는 예를 들면, 이러한 구성요소와의 열 접촉을 개선할 수 있다. 예를 들면, 실시형태의 일 세트에 있어서, 조성물에는 장치가 사용되고 있을 때(예를 들면, 열을 발생) 연화되거나 액화되기 시작하는 금속이 포함될 수 있다. 비제한적인 예로서, 장치는, 예를 들면 컴퓨터 내에 반도체 마이크로칩을 포함할 수 있고, 마이크로칩은 사용 동안 40℃와 80℃ 사이, 50℃와 70℃ 사이 등의 온도까지 가열될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서는 더 높은 온도도 가능할 수 있다. 일부 경우에, 금속 또는 다른 재료는 이러한 고온에서 연화 또는 액화될 수 있으며, 이는 반도체 마이크로칩과의 열 접촉을 개선하여, 예를 들면 이로부터의 열의 전달을 용이하게 할 수 있다.
임의의 다양한 재료가 사용될 수 있다. 일부 경우에, 재료는, 예를 들면 열원으로부터의 열로 인해 상을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 재료는 적어도 부분적으로 연화되거나 고체로부터 액체로 상을 변화시킬 수 있다. 어떠한 이론에 얽매이고자 하는 일 없이, 재료는 가열될 때, 예를 들면 균열, 불량한 연결 등을 시일링하도록 적어도 부분적으로 유동할 수 있기 때문에, 및/또는 온도가 증가하기보다는 열 에너지를 흡수(예를 들면, 상 변화에 영향을 미치도록) 하기 때문에 특정 경우에 유용할 수 있다고 여겨진다. 특정 실시형태에 있어서, 금속과 같은 하나 또는 하나보다 많은 재료가 존재할 수 있다.
복수의 불연속 섬유는 재료와 부분적으로 또는 완전히 접촉할 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, 복수의 불연속 섬유는 재료 내에 완전히 매립될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 복수의 불연속 섬유는 섬유의 제 1 말단에서 재료와 접촉할 수 있지만, 섬유의 제 2 말단에서는 접촉하지 않을 수 있다. 예를 들면, 제 2 말단은 상이한 재료와 접촉할 수 있거나, 또는 일부 실시형태에 있어서는 자유로울 수 있다. 일부 경우에, 재료의 적어도 일부는 복수의 불연속 섬유에 산재되어 있을 수 있고, 및/또는 복수의 불연속 섬유의 일부 또는 전부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, 재료는 불연속 섬유에 의해 규정된 기재의 적어도 제 1 측면을 덮을 수 있다. 재료는, 예를 들면 땜납과 같은 금속, 또는 본원에 설명된 다른 금속 또는 재료를 포함할 수 있다.
실시형태의 일 세트에 있어서, 금속은 265℃ 이하의 용융 온도를 갖는다. 일부 경우에, 금속은 300℃ 이하, 290℃ 이하, 280℃ 이하, 270℃ 이하, 260℃ 이하, 250℃ 이하, 240℃ 이하, 230℃ 이하, 220℃ 이하, 210℃ 이하, 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하, 170℃ 이하, 160℃ 이하, 150℃ 이하, 140℃ 이하, 130℃ 이하, 120℃ 이하, 110℃ 이하, 100℃ 이하 등의 용융 온도를 갖는다. 또한, 특정 실시형태에 있어서, 금속은 적어도 50℃, 적어도 60℃, 적어도 70℃, 적어도 80℃, 적어도 90℃, 적어도 100℃, 적어도 110℃, 적어도 120℃, 적어도 130℃, 적어도 140℃, 적어도 150℃, 적어도 160℃, 적어도 170℃, 적어도 180℃, 적어도 190℃, 적어도 200℃, 적어도 210℃, 적어도 220℃, 적어도 230℃, 적어도 240℃, 적어도 250℃, 적어도 260℃, 적어도 270℃, 적어도 280℃, 적어도 290℃ 등의 용융 온도를 갖는다. 이들 중 임의의 조합도 가능하며, 예를 들면 금속은 200℃와 260℃ 사이, 220℃와 265℃ 사이, 180℃와 190℃ 사이, 150℃와 170℃ 사이 등의 용융 온도를 가질 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 금속은 탄소와 반응할 수 있도록, 예를 들면 탄화물 또는 다른 금속간 화합물을 형성하도록 선택될 수 있다. 예를 들면 금속은, 예를 들면 본원에 설명된 바와 같이 처리될 때 탄화물을 형성하도록 탄소 섬유인 불연속 섬유와 반응할 수 있다. 어떠한 이론에 얽매이고자 하는 일 없이, 탄화물의 존재는 금속과 불연속 섬유 사이의 상호작용을 용이하게 할 수 있다고 여겨진다. 예를 들면, 이러한 탄화물은 금속이 섬유를 "적시는" 능력을 용이하게 할 수 있으며, 예를 들면 금속이 섬유를 덮거나 둘러싸는 것을 용이하게 할 수 있다. 일부 경우에, 이는 예를 들면 본원에서 논의된 바와 같은 비교적 작은 공극 체적을 갖는 조성물이 될 수 있다.
일 실시형태에 있어서 금속은 인듐을 포함할 수 있다. 인듐은 약 157℃의 융점을 가지며, 예를 들면 땜납에서와 같이 특정 경우에는 다른 금속과 합금될 수 있다. 인듐은 임의의 적절한 농도로 존재할 수 있다. 예를 들면, 금속의 (질량 기준으로) 적어도 25%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 45%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%가 인듐일 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에 있어서, 금속의 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 또는 금속의 30% 이하가 인듐일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서 이들 범위 중 임의의 조합도 가능하다.
그러나, 예를 들면 인듐에 추가하여 또는 인듐 대신에 다른 금속도 존재할 수 있다. 비제한적인 예로는 니켈, 크롬, 코발트, 주석 등이 포함된다. 일부 경우에, 금속은 예를 들면 본원에 설명된 임의의 전이 금속을 포함한 전이 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 금속은 전이 금속 풍부 땜납 합금, 산화물 코팅된 액체 금속, 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금, 열 화학 기상 퇴적 금속, 또는 전도성 잉크와 같은 전도성 매체 등 내에 존재할 수 있다. 전도성 잉크는, 예를 들면 은, 구리, 탄소, 그래핀 등을 포함할 수 있다. 하나 또는 하나보다 많은 금속이 존재하여, 예를 들면 금속 합금을 형성할 수 있다. 비제한적인 예로는 본원에 설명된 것과 같은 땜납이 포함된다. 금속의 다른 비제한적인 예로는 1%-5% Ag 및 0.1%-2% Ni를 갖는 인듐; 1%-5% Ag, 0.1%-2% Cu 및 0.1%-2%Ni을 갖는 인듐 등이 포함된다. (모든 퍼센트는 중량 퍼센트임) 또한, 일부 경우에, 앞서 언급한 바와 같이 금속은, 예를 들면 탄소 섬유 내에서 확산되고, 기상 퇴적되고 또는 탄소와 반응하여 탄화인듐, 탄화니켈, 탄화크롬, 탄화코발트, 탄화주석, 또는 다양한 전이 금속 탄화물와 같은 탄화물을 형성할 수 있다. 또한, 일부 경우에, 하나보다 많은 이러한 탄화물이 존재하거나 전혀 존재하지 않을 수 있다.
일 양태에 있어서, 본원에서 논의된 것과 같은 금속은 땜납을 포함할 수 있다. 땜납은 금속 또는 금속 합금일 수 있다. 논의된 바와 같이, 땜납은 복수의 불연속 섬유와 부분적으로 또는 완전히 접촉할 수 있다. 예를 들면, 복수의 불연속 섬유는 땜납 내에 완전히 또는 부분적으로 매립될 수 있고, 및/또는 땜납은 복수의 불연속 섬유에 산재될 수 있다. 일부 경우에, 땜납은 복수의 불연속 섬유에 물리적으로 및/또는 화학적으로 결합할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시형태에 있어서, 땜납은 탄소와 반응하여 탄화물을 형성할 수 있고, 이는 결합을 용이하게 할 수 있다. 또한, 일부 경우에, 땜납 플럭스 또는 다른 유기 재료가, 예를 들면 존재할 수 있는 산화물(예를 들면, 금속 산화물) 및/또는 탄소 섬유 자체와 상호작용하거나 제거함으로써 결합을 개선하는 데 사용될 수 있다.
실시형태의 일 세트에 있어서, 땜납은 저융점 땜납일 수 있다. 예를 들면 땜납은 적어도 100℃, 적어도 110℃, 적어도 120℃, 적어도 130℃, 적어도 140℃, 적어도 150℃, 적어도 160℃, 적어도 170℃, 적어도 180℃, 적어도 190℃, 적어도 200℃, 적어도 210℃, 적어도 220℃, 적어도 230℃, 적어도 240℃, 적어도 250℃, 적어도 260℃, 적어도 270℃, 적어도 280℃, 적어도 290℃, 등 및/또는 300℃ 이하, 290℃ 이하, 280℃ 이하, 270℃ 이하, 260℃ 이하, 250℃ 이하, 240℃ 이하, 230℃ 이하, 220℃ 이하, 210℃ 이하, 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하, 170℃ 이하, 160℃ 이하, 150℃ 이하, 140℃ 이하, 130℃ 이하, 120℃ 이하, 110℃ 이하, 100℃ 이하의 용융 온도, 또는 본원에 설명된 것과 같은 다른 용융 온도를 가질 수 있다. 다양한 저융점 땜납이 상업적으로 얻어질 수 있다.
땜납에 존재할 수 있는 금속의 예로는 인듐, 주석, 비스무트, 납, 안티몬 등이 포함된다. 일부 경우에, 하나보다 많은 이러한 금속이 존재할 수 있다. 예를 들면, 땜납은 인듐-주석 합금, 주석-비스무트 합금일 수 있고, 및/또는 본원에 설명된 것 중 임의의 것을 포함하는 다른 금속도 포함할 수 있다. 비제한적인 예로는 SnAgCu 땜납(예를 들면 96.5% Sn/3.0% Ag/0.5% Cu), InAg 땜납, InSn 땜납, InCr 땜납 등이 포함된다. 실시형태의 일 세트에 있어서, 땜납은 저융점 금속을 포함할 수 있다.
또한, 특정 실시형태에 있어서, 땜납은, 예를 들면 전이 금속 풍부 땜납 합금과 같은 전이 금속을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 땜납의 (중량 기준으로) 적어도 0.1%, 적어도 0.2%, 적어도 0.5%, 적어도 1%, 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 또는 적어도 90%가 하나 이상의 전이 금속을 포함할 수 있다. 적합한 전이 금속의 비제한적인 예로는 니켈, 크롬, 또는 코발트가 포함된다. 전이 금속의 다른 예로는 카드뮴, 아연, 구리, 은 등이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
특정 경우에, 불연속 섬유는 탄소 섬유를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 탄소는 땜납을 적시거나, 땜납에 의해 확산되거나, 땜납에 의해 열 화학 기상 퇴적되거나, 또는 이러한 전이 금속과 반응하여 탄화물을 생성할 수 있다. 탄화물의 비제한적인 예로는 탄화인듐, 탄화니켈, 탄화크롬, 탄화코발트, 탄화주석 등이 포함된다. 어떠한 이론에 얽매이고자 하는 일 없이, 탄화물은 땜납이 섬유를 "적시는" 능력을 용이하게 하여, 예를 들면 땜납이 섬유 사이에 산재되도록 하고 및/또는 섬유의 적어도 일부를 둘러싸도록 할 수 있다고 여겨진다.
또한, 일부 경우에, 전이 금속 풍부 땜납 합금은 산화물 코팅된 액체 금속, 또는 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에 있어서 이들은 산화물 쉘에 의해 둘러싸인 액체 금속 코어를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 액체 금속은 땜납, 예를 들면, SAC305(96.5% 주석, 3% 은, 및 0.5% 구리), 또는 본원에 설명된 것 중 임의의 것과 같은 다른 땜납을 포함할 수 있다. 산화물은 산화주석, 산화인듐 등과 같은 산화물로부터 형성될 수 있다. 이러한 조성물은 상업적으로, 예를 들면 SAFI-Tech Corporation으로부터 얻어질 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 금속은 전도성 잉크와 같은 전도성 매체 내에 함유될 수 있다. 일부 경우에, 전도성 매체는 폴리머, 겔, 용제 등과 같은 유동 가능한 매체 중의 전도성 입자의 분산액을 포함할 수 있다. 입자는, 예를 들면 금속(예를 들면, 은, 구리, 금 등), 탄소 입자, 탄소 나노튜브, 그래핀 입자 등을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성되는 입자를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나보다 많은 유형의 입자가 매체 내에 존재할 수 있다. 일부 경우에 입자는 또한 전도성일 수 있고, 예를 들면 적어도 5×103S/cm, 적어도 1×104S/cm, 적어도 3×104S/cm, 적어도 5×104S/cm, 적어도 1×105S/cm, 적어도 3×105S/cm, 또는 적어도 5×105S/cm 등의 전도율을 가질 수 있다. 일부 경우에, 입자는 10㎛ 미만, 5㎛ 미만, 1㎛ 미만, 1000nm 미만, 500nm 미만, 300nm 미만, 100nm 미만, 50nm 미만 등의 평균 치수를 가질 수 있다. 입자는 또한 동일하거나 상이한 크기일 수 있고, 및/또는 입자는 구형 또는 비구형(예를 들면, 플레이크 또는 다른 형상)일 수 있다. 존재할 수 있는 매체의 예로는 알코올(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올), 글리콜(예를 들면, 에틸렌 글리콜, 글리세린, 글리콜 에테르 등), 아세테이트(예를 들면, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 카르비톨 아세테이트 등), 에테르(예를 들면, 디에틸 에테르, 테트라하이드로푸란, 디옥산 등), 케톤(예를 들면, 메틸 에틸 케톤, 아세톤 등), 탄화수소(예를 들면, 펜탄, 헥산, 헵탄 등), 방향족(예를 들면, 크실렌, 벤젠, 톨루엔 등), 할로겐화 용제(예를 들면 클로로포름, 염화메틸렌, 사염화탄소 등) 등이 포함될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 경우에, 용제는 사용 후, 예를 들면 조성물 내로 도입된 후에 증발할 수 있다. 또한, 일부 경우에는 바인더가 존재할 수 있다. 바인더의 예로는 아크릴릭스(예를 들면, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산에스테르 등), 셀룰로오스(예를 들면, 에틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 에스테르, 질산 셀룰로오스 등), 지방족 또는 코폴리머 폴리에스테르, 비닐(예를 들면, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐피롤리돈 등), 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에테르, 우레아, 알키드, 실리콘, 불소, 올레핀(예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 등), 열 가소성 수지(예를 들면, 석유, 로진 등), 에폭시, 페놀, 실리콘(예를 들면, 실리콘 에폭시, 실리콘 폴리에스테르 등), 열 경화성 수지(예를 들면, 멜라민) 등이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 전도성 잉크와 같은 전도성 매체는 상업적으로 얻어질 수 있다.
특정 양태에 있어서, 조성물은 땜납 플럭스를 포함할 수 있다. 땜납 플럭스는 화학 세정제, 유동화제, 및/또는 정제제(purifying agent)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 땜납 플럭스는 산(예를 들면, 유기산)을 포함할 수 있다. 어떠한 이론에 얽매이고자 하는 일 없이, 일부 실시형태에 있어서, 땜납 플럭스는, 예를 들면 땜납 내 및/또는 불연속 섬유 내에서 산화물과 반응할 수 있으며, 일부 실시형태에 있어서는 이러한 산화물을 제거하거나 중화하여, 예를 들면 땜납과 불연속 섬유 사이의 접촉을 용이하게 할 수 있다고 여겨진다. 땜납 플럭스의 비제한적인 예로는 로진, 탄산나트륨, 포타쉬(potash), 숯, 코크스, 붕사, 석회, 황화납 등이 포함된다. 추가의 비제한적인 예로는 시트르산, 락트산, 스테아르산, 염산, 염화아연, 및 염화암모늄 등과 같은 산이 포함된다. 일부 경우에, 이소프로필알코올 또는 물과 같은 용제가 존재할 수 있다.
특정 양태에 따라, 예를 들면 이러한 땜납과 같은 금속 대신에 및/또는 땜납과 같은 금속에 추가하여 다른 재료도 존재할 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, 재료는 상 변화 재료를 포함할 수 있다. 상 변화 재료의 비제한적인 예로는 실리콘, 아크릴릭스, 열 가소성 수지 등이 포함된다. 추가의 예로는 트리메틸올에탄, 질산리튬, 질산망간, 염화망간 등이 포함된다. 그 전체가 본원에 참조로 포함된 "열 전도성 정렬된 재료 및 이의 제조 및 사용 방법"이라는 발명의 명칭의 미국특허출원 번호 63/314,808을 또한 참조한다.
또 다른 예로서, 실시형태의 일 세트에 있어서, 상 변화 재료는 왁스를 포함할 수 있다. 왁스는 알칸 및/또는 지질을 포함할 수 있고, 자연적으로 발생하거나 인공적으로 생산될 수 있다. 일부 경우에, 왁스는 실질적으로 불용성이다. 일부 경우에, 왁스는 적어도 40℃의 용융 온도, 또는 본원에 설명된 것 중 임의의 것과 같은 다른 상 변화 온도를 가질 수 있다. 왁스의 비제한적인 예로는 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 탄화수소 왁스, 밀랍, 세틸 팔미테이트, 식물성 왁스, 몬탄 왁스, 라우르산 등이 포함된다.
또 다른 예로서, 상 변화 재료는 염수화물을 포함할 수 있다. 염수화물의 비제한적인 예로는 불화칼륨 4수화물, 질산망간 6수화물, 염화칼슘 6수화물, 브롬화칼슘 6수화물, 질산리튬 6수화물, 황산나트륨 10수화물, 탄산나트륨 10수화물, 오쏘인산나트륨 12수화물, 질산아연 6수화물, 황산나트륨 10수화물 등이 포함된다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, 염수화물은 화학식 NaCl·Na2SO4·10H2O를 가질 수 있다.
또 다른 예로서, 상 변화 재료는 공정(eutectic)을 포함할 수 있다. 전형적으로, 공정은, 공정을 형성하는 임의의 물질보다 융점이 낮은 2개 이상의 물질의 혼합물이다. 예를 들면, 공정은 0℃와 80℃ 사이의 용융 온도, 또는 본원에 설명된 것 중 임의의 것과 같은 다른 상 변화 온도를 가질 수 있다. 비제한적인 예로서, 공정은 유기-유기 공정 또는 유기-무기 공정일 수 있다. 구체적인 비제한적인 예로는 미리스트산 및 스테아르산, Mg(NO3)2·6H2O 및 글루타르산, 에틸렌 글리콜 디스테아레이트 등이 포함된다.
따라서, 논의된 바와 같이, 특정 양태에 따라 땜납과 같은 금속은 복수의 불연속 섬유와 접촉할 수 있다. 금속은 복수의 불연속 섬유 사이에 산재되거나 침투될 수 있고, 및/또는 일부 실시형태에 있어서는 섬유의 적어도 일부, 또는 불연속 섬유의 전부를 둘러싸고 있을 수 있다. 일부 경우에, 섬유에 대한 금속의 접촉 또는 "적심"을 용이하게 하도록 탄화물, 땜납 플럭스, 및/또는 다른 재료가 존재할 수 있다. 그러나, 특정 경우에 이러한 접촉은 완벽하지 않을 수 있고, 예를 들면 섬유가 금속과 접촉하지 않는 경우는 일부 공극 체적이 존재할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예를 들면, 특정 실시형태에 있어서, 평균적으로 불연속 섬유의 길이의 적어도 30%가 땜납과 같은 금속과 접촉할 수 있다. 또한, 일부 경우에, 불연속 섬유의 길이의 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 또는 적어도 90%가 땜납과 같은 금속과 접촉할 수 있다. 특정 경우에, 불연속 섬유의 길이의 90% 이하, 80% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하 등이 땜납과 같은 금속과 접촉할 수 있다. 특정 실시형태에 따라 이들 범위의 조합도 가능하다.
일부 경우에, 금속과 불연속 섬유의 조합은 조성물 주위의 외부 환경에 노출되지 않는 조성물 내에 공극 체적을 규정하여, 예를 들면 공극 체적이 완전히 밀폐되도록 할 수 있다. 예를 들면, 공극 체적은 조성물 내에 포획된 기체 또는 에어 포켓을 나타낼 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 예를 들면 복수의 불연속 섬유 및 금속은 함께 조성물의 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 또는 5% 이하의 내부 공극 체적을 갖는다. 일부 경우에, 예를 들면 금속 또는 땜납이 섬유를 따라 유동하고 조성물의 형성 동안 공간을 채우는 능력으로 인해 놀라울 정도로 낮은 공극 체적이 달성될 수 있다.
또한, 특정 실시형태에 있어서, 복수의 불연속 섬유는 금속보다 열 전도성이 높을 수 있다. 따라서, 조성물은 임의의 공극 체적의 존재에도 불구하고 여전히 열 전달을 나타낼 수 있는데, 그 이유는 열이 이러한 공극 체적을 통해 복수의 불연속 섬유를 통해 전달될 수 있기 때문이다.
언급된 바와 같이, 조성물은 다양한 양태에 있어서 복수의 불연속 섬유를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 예를 들면 기재를 규정하는 불연속 섬유가 실질적으로 정렬될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 기재의 적어도 20vol%, 적어도 30vol%, 적어도 40vol%, 적어도 50vol%, 적어도 60vol%, 적어도 70vol%, 적어도 80vol%, 적어도 90vol%, 적어도 95vol%, 적어도 97vol%, 적어도 99vol% 등이 불연속 섬유를 함유할 수 있다. 또한, 기재의 적어도 20vol%, 적어도 30vol%, 적어도 40vol%, 적어도 50vol%, 적어도 60vol%, 적어도 70vol%, 적어도 80vol%, 적어도 90vol%, 적어도 95vol%, 적어도 97vol%, 또는 적어도 99vol%가 불연속 섬유로부터 형성될 수 있다.
불연속 섬유는 형성될 수 있거나, 또는 임의의 다양한 재료를 포함할 수 있으며, 하나 또는 하나보다 많은 유형의 재료가 존재할 수 있다. 예를 들면, 불연속 섬유는 탄소(예를 들면, 탄소 섬유), 현무암, 탄화규소, 질화규소, 아라미드, 지르코니아, 나일론, 붕소, 알루미나, 실리카, 붕규산염, 멀라이트, 질화물, 질화붕소, 흑연, 유리, 폴리머(본원에 설명된 것 중 임의의 것을 포함함) 등을 포함할 수 있다. 불연속 섬유는 임의의 천연 및/또는 임의의 합성 재료를 포함할 수 있고, 자성 및/또는 비자성일 수 있다.
또한, 일부 경우에 불연속 섬유는 비교적 높은 열 전도율을 갖는 재료로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 다양한 실시형태에 있어서, 불연속 섬유는 적어도 5W/mK, 적어도 10W/mK, 적어도 100W/mK, 적어도 200W/mK, 적어도 250W/mK, 적어도 300W/mK, 적어도 350W/mK, 적어도 400W/mK, 적어도 450W/mK, 적어도 500W/mK, 적어도 600W/mK, 적어도 750W/mK, 적어도 900W/mK 등의 열 전도율을 가질 수 있다. 일부 경우에, 불연속 섬유는 금속보다 열 전도성이 높을 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 불연속 섬유가 적어도 실질적으로 정렬될 수 있다. 불연속 섬유를 정렬하기 위한 방법은 본원에서 더 상세히 논의된다. 다양한 정렬이 가능하며, 일부 경우에는, 예를 들면 광학적으로 또는 현미경적으로 결정될 수 있다. 따라서, 일부 경우에 정렬은 정성적으로 결정될 수 있다. 그러나, 정렬이 완벽할 필요는 없다는 것을 이해해야 한다. 일부 경우에, 기재 내 섬유의 (예를 들면, 체적 기준 또는 수 기준으로) 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 25%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 45%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%가 실질적으로 정렬될 수 있거나, 또는 예를 들면 기재의 샘플 내 복수의 섬유의 평균 정렬의 45° 이내, 40° 이내, 35° 이내, 30° 이내, 25° 이내, 20° 이내, 15° 이내, 10° 이내, 또는 5° 이내인 정렬을 나타낼 수 있다.
또한, 일부 경우에 섬유의 평균 정렬은 그 위치에서 기재의 평면에 대해 적어도 45°, 적어도 60°, 적어도 65°, 적어도 70°, 적어도 75°, 적어도 85°, 또는 적어도 87o가 되도록 배향될 수 있다. 어떠한 이론에 얽매이고자 하는 일 없이, 조성물 내 기재에 실질적으로 직교하는 불연속 섬유의 정렬은 기재의 구조적 보강 및/또는 불연속 섬유의 방향을 따르는 일 방향으로 우선적으로 열을 전달하는 능력을 제공하는 역할을 할 수 있어, 예를 들면 조성물이 이방성 열 전도율을 나타낼 수 있도록 할 수 있다고 여겨진다. 예를 들면, 조성물은 적어도 3W/mK, 적어도 5W/mK, 적어도 10W/mK, 적어도 30W/mK, 적어도 50W/mK, 적어도 100W/mK, 적어도 250W/mK, 적어도 500W/mK, 적어도 750W/mK 등의 일방향으로의 열 전도율을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 이는 불연속 섬유의 평균 정렬에 의해 규정된 방향, 또는 기재의 두께 관통 방향, 예를 들면 기재의 평면에 실질적으로 수직인 방향일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 이는 예를 들면 열원으로부터의 개선된 열 전달을 허용할 수 있다.
다른 사람들은 기재에 섬유를 패킹할 것을 제안했지만, 예를 들면 열 계면 재료에서는 이전에는 더 높은 섬유 체적 분율을 달성할 수 없었던 것으로 여겨진다. 어떠한 이론에 얽매이고자 하는 일 없이, 이는 섬유 응집을 유발하는 더 높은 정전기적 상호작용, 및/또는 일관된 분산을 방지할 수 있는 폴리머 수지의 더 높은 점도 때문일 수 있다고 여겨진다. 따라서, 본원에서 논의된 바와 같은 특정 실시형태는 일반적으로 적어도 40% 섬유 체적, 적어도 45% 섬유 체적, 적어도 50% 섬유 체적, 적어도 55% 섬유 체적, 적어도 60% 섬유 체적, 적어도 65% 섬유 체적, 적어도 70% 섬유 체적 등의 섬유 체적 분율(본원에서 논의된 것과 같은 실질적으로 정렬된 섬유의)에 관한 것이다.
본원에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 자기장, 전단 유동 등을 포함하는 다양한 실시형태에 있어서 불연속 섬유를 정렬하기 위해 다양한 기술이 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 본원에서 논의된 것을 포함하는 자성 입자가 섬유에 부착될 수 있고, 그 후 자기장은 자성 입자를 조작하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 자기장은 자성 입자를 기재 내로 이동시키고 및/또는 불연속 섬유를 정렬하는 데 사용될 수 있다. 자기장은, 예를 들면 본원에서 논의되는 바와 같이 일정하거나 시변적(예를 들면, 발진(oscillating))일 수 있다. 예를 들면, 적용된 자기장은 1Hz 내지 500Hz의 주파수 및 0.01T 내지 10T의 진폭을 가질 수 있다. 자기장의 다른 예가 이하에 더 상세히 설명된다.
일부 경우에, 불연속 섬유는 적어도 1nm, 적어도 3nm, 적어도 5nm, 적어도 10nm, 적어도 30nm, 적어도 50nm, 적어도 100nm, 적어도 300nm, 적어도 500nm, 적어도 1㎛, 적어도 3㎛, 적어도 5㎛, 적어도 10㎛, 적어도 20㎛, 적어도 30㎛, 적어도 50㎛, 적어도 100㎛, 적어도 200㎛, 적어도 300㎛, 적어도 500㎛, 적어도 1mm, 적어도 2mm, 적어도 3mm, 적어도 5mm, 적어도 10mm, 적어도 15mm 등의 평균 치수 또는 특성 치수를 가질 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 불연속 섬유는 5cm 이하, 3cm 이하, 2cm 이하, 1.5cm 이하, 1cm 이하, 5mm 이하, 3mm 이하, 2mm 이하, 1mm 이하, 500㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하, 100㎛ 이하, 50㎛ 이하, 30㎛ 이하, 20㎛ 이하, 10㎛ 이하, 5㎛ 이하, 3㎛ 이하, 1㎛ 이하, 500nm 이하, 300nm 이하, 100nm 이하, 50nm 이하, 30nm 이하, 10nm 이하, 5nm 이하 등의 평균 길이 또는 특정 치수를 가질 수 있다. 이들 중 임의의 조합도 가능하다. 예를 들면, 복수의 불연속 섬유는 1mm와 5mm 사이의 평균 길이를 가질 수 있다.
또한, 불연속 섬유는 임의의 적절한 평균 직경도 가질 수 있다. 예를 들면, 불연속 섬유는 적어도 5㎛, 적어도 10㎛, 적어도 20㎛, 적어도 30㎛, 적어도 50㎛, 적어도 100㎛, 적어도 200㎛, 적어도 300㎛, 적어도 500㎛, 적어도 1mm, 적어도 2mm, 적어도 3mm, 적어도 5mm, 적어도 1cm, 적어도 2cm, 적어도 3cm, 적어도 5cm, 적어도 10cm 등의 평균 직경을 가질 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 불연속 섬유는 10cm 이하, 5cm 이하, 3cm 이하, 2cm 이하, 1cm 이하, 5mm 이하, 3mm 이하, 2mm 이하, 1mm 이하, 500㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하, 100㎛ 이하, 50㎛ 이하, 30㎛ 이하, 20㎛ 이하, 10㎛ 이하, 5㎛ 이하 등의 평균 직경을 가질 수 있다. 예를 들면, 불연속 섬유는 5㎛와 50㎛ 사이, 10㎛와 100㎛ 사이, 50㎛와 500㎛ 사이, 100㎛와 5mm 사이 등의 평균 직경을 가질 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 불연속 섬유는 평균적으로 그 두께 또는 직경의 적어도 10배 또는 적어도 50배인 길이를 가질 수 있다. 일부 경우에, 섬유는 적어도 3, 적어도 5, 적어도 10, 적어도 30, 적어도 50, 적어도 100, 적어도 300, 적어도 500, 적어도 1,000, 적어도 3,000, 적어도 5,000, 적어도 10,000, 적어도 30,000, 적어도 50,000, 또는 적어도 100,000의 평균 애스펙트비(섬유 길이 대 직경 또는 두께의 비)를 가질 수 있다. 일부 경우에, 평균 애스펙트비는 100,000 미만, 50,000 미만, 30,000 미만, 10,000 미만, 5,000 미만, 3,000 미만, 1,000 미만, 500 미만, 300 미만, 100 미만, 50 미만, 30 미만, 10 미만, 5 미만 등일 수 있다. 일부 경우에 이들 중 임의의 조합도 가능하며, 예를 들면, 애스펙트비는 5와 100,000 사이일 수 있다.
불연속 섬유의 적어도 일부는 코팅되지 않을 수 있다. 그러나, 일부 경우에 불연속 섬유의 일부 또는 전부가 코팅될 수 있다. 코팅은, 예를 들면 자성 입자와 같은 입자가 섬유에 흡착되거나 결합되는 것을 용이하게 하기 위해, 또는 다른 이유로 사용될 수 있다. 일 비제한적인 예로서, 불연속 섬유의 적어도 일부는 사이징으로 코팅된다. 코팅 또는 사이징의 일부 예로는 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리아미드, 페녹시, 폴리이미드, 에폭시 등이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은, 예를 들면 용액, 분산액, 에멀전 등으로서 도입될 수 있다. 다른 예로서, 섬유는 계면활성제, 실란 커플링제, 에폭시, 글리세린, 폴리우레탄, 유기 금속 커플링제 등으로 코팅될 수 있다. 계면활성제의 비제한적인 예로는 올레산, 도데실 황산나트륨, 라우릴 황산나트륨 등이 포함된다. 실란 커플링제의 비제한적인 예로는 아미노-, 벤질아미노-, 클로로프로필-, 디술피드-, 에폭시-, 에폭시/멜라민-, 메르캅토-, 메타크릴레이트-, 테트라술피도-, 우레이도-, 비닐-, 이소시아네이트-, 및 비닐-벤질-아미노계 실란 커플링제가 포함된다. 유기 금속 커플링제의 비제한적인 예로는 아릴- 및 비닐계 유기 금속 커플링제가 포함된다.
언급된 바와 같이, 실시형태의 일 세트에 있어서, 불연속 섬유의 적어도 일부는 탄소 섬유일 수 있다. 탄소 섬유는 직접적으로 또는 간접적으로, 예를 들면 자성 입자 또는 본원에서 논의된 것과 같은 다른 기술을 사용하여 정렬될 수 있다. 예를 들면, 일부 유형의 탄소 섬유는 반자성이며, 적용된 자기장을 사용하여 직접 이동될 수 있다. 따라서, 특정 실시형태는 상자성 또는 강자성 재료가 실질적으로 없는 섬유에 관한 것으로 여전히 외부 자기장을 사용하여 정렬될 수 있다. 예를 들면, 임의의 상자성 또는 강자성 재료가 존재하는 경우, 이들은 재료의 (질량 기준으로) 5% 미만, 1% 미만, 0.5% 미만, 0.3% 미만, 0.1% 미만, 0.05% 미만, 0.03% 미만, 0.01% 미만, 0.005% 미만, 0.003% 미만, 또는 0.001% 미만을 형성할 수 있다.
반자성 탄소 섬유를 포함한 다양한 탄소 섬유가 상업적으로 얻어질 수 있다. 일부 경우에, 탄소 섬유는 폴리아크릴로니트릴(PAN), 레이온, 피치 등과 같은 폴리머 전구체로부터 제조될 수 있다. 일부 경우에, 탄소 섬유는, 예를 들면 완성된 탄소 섬유의 최종 물리적 특성을 향상시키는 방식으로 초기에 폴리머 원자를 정렬하기 위해 화학적 또는 기계적 공정을 사용하여 필라멘트사로 방적될 수 있다. 필라멘트사를 방적하는 동안 사용된 기계적 공정 및 전구체 조성은 다양할 수 있다. 인발 또는 방적 후, 폴리머 필라멘트사를 가열하여 비탄소 원자를 제거해서(탄화 또는 열 분해) 최종 탄소 섬유를 제조할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 이러한 기술은 비교적 높은 탄소 함량, 예를 들면 적어도 90%, 또는 본원에 설명된 바와 같은 다른 함량을 갖는 탄소 섬유를 제조하는 데 사용될 수 있다.
탄소 섬유의 비제한적인 예로는, 예를 들면 상업적으로 이용 가능한 것을 포함하여 피치계 및/또는 폴리머계(예를 들면, ex-PAN 또는 ex-Rayon) 변형체가 포함된다. 일부 경우에, 이들에는 중간/표준 모듈러스(200GPa 초과) 탄소 섬유, 고 모듈러스(300GPa 초과) 또는 초고 모듈러스(500GPa 초과) 탄소 섬유가 포함될 수 있다.
실시형태의 일 세트에 있어서, 탄소 섬유는 비교적 높은 탄소 함량을 갖는다. 어떠한 이론에 얽매이고자 하는 일 없이, 이러한 섬유는 저에너지 자기장으로 배향될 수 있도록 하는 반자성 특성을 나타낼 수 있다고 여겨진다. 일반적으로, 반자성은 적용된 자기장과 반대 방향인 유도 자기장을 생성함으로써, 적용된 자기장에 대해 재료가 반발하는 것이다. 전형적으로 재료는 전체 자기 반응에 대한 상자성 또는 강자성의 기여가 현저히 결여되어 있으면 반자성으로 분류된다. 많은 경우에, 반자성 재료의 자기 반응은 매우 약하고 무시해도 될 정도이다. 그러나, 비교적 높은 자기장은 이러한 반자성 재료에서 현저한 물리적 반응을 유도할 수 있다.
따라서, 일부 경우에, 비교적 고도로 배향된 분자 구조를 나타내는 탄소 섬유는 이방적인(anisotropic) 고-반자성의 반자성 특성을 나타낼 수 있다. 이러한 반자성 특성에 의해, 본원에 설명된 것과 같은 비교적 약한 자기장으로 배향될 수 있다. 예를 들면, 실시형태의 일 세트에 있어서, 적용된 자기장은 적용된 자기장의 반대 방향에 있는 탄소 섬유의 C-C 결합에 강한 유도 자기장을 생성할 수 있다. 특정 유형의 탄소 섬유는 섬유 내 방향(in-fiber direction)에 평행한 고도의 C-C 결합을 가질 수 있으며, 이는 이방적인 반자성 반응을 생성할 수 있다. 따라서, 이러한 탄소 섬유는 적용된 자기장에 완전히 평행하게 탄소 섬유가 정렬될 때 중화되는 자기 토크를 받을 수 있다. 따라서, 적절한 자기장을 적용함으로써, 탄소 섬유는 이러한 반자성 특성으로 인해 정렬될 수 있다. 이러한 반응은 중력, 점성, 및/또는 입자간 입체 효과를 극복하기에 충분할 수 있다.
예를 들면, 특정 실시형태에 있어서, 탄소 섬유는 질량 기준으로 80% 초과, 90% 초과, 92% 초과, 94% 초과, 95% 초과, 96% 초과, 97% 초과, 98% 초과, 99% 초과, 또는 99.5% 초과의 탄소 함량을 가질 수 있다. 일부 경우에 이러한 탄소 섬유는 상업적으로 얻어질 수 있다. 예를 들면 탄소 섬유는, 예를 들면 제거될 수 있는 다른 성분을 "연소"시키거나 산화시킴으로써(예를 들면, 기체로 전환함으로써) 열분해적으로 제조되어, 비교적 높은 탄소 함량을 갖는 탄소 섬유를 남길 수 있다. 예를 들면 본원에서 상세히 논의된 바와 같이 탄소 섬유를 제조하는 다른 방법도 가능하다.
일부 경우에 탄소 섬유는 또한 탄소 섬유 내 C-C 결합의 실질적인 정렬을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 탄소 섬유의 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%가 C-C 결합의 실질적인 정렬을 나타낼 수 있다. 이러한 정렬은, 예를 들면 광각 x-선 회절(WAXD), 또는 당업자에게 알려진 다른 기술을 사용하여 결정될 수 있다.
실시형태의 일 세트에 있어서, 탄소 섬유(또는 다른 불연속 섬유)는 비교적 높은 모듈러스(강성의 척도인 인장 모듈러스)를 가질 수 있다. 전형적으로, 더 높은 모듈러스 섬유는 낮은 모듈러스 섬유보다 강성이 있고 가볍다. 전형적으로 탄소 섬유는 힘이 섬유에 평행하게 적용될 때, 즉 탄소 섬유가 이방성일 때 더 높은 모듈러스를 갖는다. 일부 실시형태에 있어서, 탄소 섬유(또는 다른 불연속 섬유)는 (예를 들면, 힘이 섬유에 평행하게 적용될 때) 적어도 100GPa, 적어도 200GPa, 적어도 300GPa, 적어도 400GPa, 적어도 500GPa, 적어도 600GPa, 적어도 700GPa 등의 모듈러스를 가질 수 있다. 더 유연한 탄소 섬유는 더 적은 정렬을 나타낼 수 있으며, 즉 낮은 모듈러스를 갖는 탄소 섬유는 자기장에 대해 약간의 물리적 반응을 가질 수 있거나, 또는 적용된 자기장 내에서 정렬되기보다는 반응이 없을 수 있다.
실시형태의 일 세트에 있어서, 탄소 섬유(또는 다른 불연속 섬유)는 액체(예를 들면, 물, 오일, 폴리머 수지, 폴리머 용융물, 금속 용융물, 에탄올과 같은 알코올, 또는 다른 휘발성 유기 화합물) 내에서 자유 부유(free-floating)할 때 이방적인 반자성 반응을 나타낼 수 있고, 자기장이 적용된다. 예를 들면, 일부 경우에 탄소 섬유는 적절한 자기장이 적용될 때, 즉 반자성 반응을 나타낼 때 정렬될 수 있다. 일부 경우에, 자기장은 적어도 100mT, 적어도 200mT, 적어도 300mT, 적어도 500mT, 적어도 750mT, 적어도 1T, 적어도 1.5T, 적어도 2T, 적어도 3T, 적어도 4T, 적어도 5T, 적어도 10T 등일 수 있다. 일부 경우에, 액체 내 자유 부유 탄소 섬유의 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 또는 적어도 90%는 적절한 자기장이 적용될 때 정렬을 나타낼 수 있다.
전형적으로, 섬유는 하나의 직교 치수(예를 들면, 길이)가 다른 2개의 직교 치수(예를 들면, 폭 또는 두께)보다 실질적으로 더 크도록 형상을 갖는다. 일부 경우에 섬유는 실질적으로 원통형일 수 있다. 언급된 바와 같이, 일부 경우에 탄소 섬유는 비교적 강성일 수 있지만; 탄소 섬유가 완전히 직선일 필요는 없다(예를 들면, 구부러진 경우이어도 섬유 자체를 따라 길이가 결정될 수 있음).
언급된 바와 같이, 실시형태의 일 세트에 있어서, 예를 들면 불연속 섬유를 정렬하기 위해, 또는 다른 적용을 위해 자성 입자와 같은 입자가 첨가될 수 있다. 입자는 불연속 섬유의 적어도 일부에 흡착되거나 그렇지 않으면 결합될 수 있다. 일부 경우에, 입자는 불연속 섬유 및/또는 연속 섬유의 일부 또는 전부를 코팅할 수 있다. 이는 본원에서 논의된 바와 같은 재료의 코팅에 의해 용이해질 수 있지만, 입자의 흡착을 용이하게 하기 위해 코팅이 반드시 필요한 것은 아니다.
입자가 자성인 경우, 입자는 매우 다양한 자기 민감성 재료 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들면 자성 재료는, 예를 들면 철, 니켈, 코발트, 알니코, 철의 산화물, 니켈, 코발트, 희토류 금속, 또는 이들 중 2개 이상을 포함하는 합금 및/또는 다른 적절한 강자성 재료를 함유하는 하나 이상의 강자성 재료를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 자성 입자는 적어도 2, 적어도 5, 적어도 10, 적어도 20, 적어도 40, 적어도 100, 적어도 200, 적어도 500, 적어도 1,000, 적어도 2,000, 적어도 5,000, 또는 적어도 10,000의 상대 투자율을 가질 수 있다.
그러나, 모든 입자가 반드시 자성이 아니라는 것을 이해해야 한다. 일부 경우에, 예를 들면 자성 입자에 추가하여 및/또는 자성 입자 대신에 비자성 입자가 사용될 수 있다. 비자성 입자의 비제한적인 예로는 유리, 폴리머, 금속 등이 포함된다. 또한, 일부 실시형태에 있어서, 입자가 존재하지 않는다.
입자(존재하는 경우)는 구형 또는 비구형일 수 있으며, 임의의 적절한 형상 또는 크기일 수 있다. 입자는 비교적 단분산되거나 다양한 크기일 수 있다. 일부 경우에, 입자는 평균적으로 적어도 10㎛, 적어도 20㎛, 적어도 30㎛, 적어도 50㎛, 적어도 100㎛, 적어도 200㎛, 적어도 300㎛, 적어도 500㎛, 적어도 1mm, 적어도 2mm, 적어도 3mm, 적어도 5mm, 적어도 1cm, 적어도 1.5cm, 적어도 2cm, 적어도 3cm, 적어도 5cm, 적어도 10cm 등의 특성 치수를 가질 수 있다. 입자는 또한 10cm 이하, 5cm 이하, 3cm 이하, 2cm 이하, 1.5cm 이하, 1cm 이하, 5mm 이하, 3mm 이하, 2mm 이하, 1mm 이하, 500㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하, 100㎛ 이하, 50㎛ 이하, 30㎛ 이하, 20㎛ 이하, 10㎛ 이하 등의 평균 특성 치수를 가질 수 있다. 이들 중 임의의 조합도 가능하다. 예를 들면, 입자는 100㎛와 1mm 사이, 10㎛와 10㎛ 사이 등의 특성 치수를 나타낼 수 있다. 비구형 입자의 특성 치수는 비구형 입자와 동일한 체적을 갖는 완전한 구의 직경으로 간주될 수 있다.
또한, 일부 양태에 있어서, 기재는, 예를 들면 불연속 섬유에 추가하여 필러 또는 추가 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 실시형태의 일 실시예 세트에 있어서, 기재는 복수의 연속 섬유를 포함한다. 연속 섬유는 평균적으로 불연속 섬유의 단면 치수보다 실질적으로 더 긴 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 연속 섬유는 적어도 약 0.5cm, 적어도 1cm, 적어도 2cm, 적어도 3cm, 적어도 5cm, 적어도 10cm 등의 평균 길이를 가질 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 연속 섬유는 10cm 이하, 5cm 이하, 3cm 이하, 2cm 이하, 1cm 이하, 0.5cm 이하 등의 평균 직경을 가질 수 있다. 이들 중 임의의 조합도 가능하며; 예를 들면, 연속 섬유는 1cm와 10cm 사이, 10cm와 100cm 사이 등의 평균 길이를 가질 수 있다. 일부 경우에는 더 긴 평균 길이도 가능하다.
연속 섬유는 함께 직조(woven together)될 수 있고(예를 들면, 양방향성, 다방향성, 준등방성 등), 및/또는 부직포(예를 들면, 단방향성, 베일, 매트 등)일 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 연속 섬유의 적어도 일부는 실질적으로 평행하고, 및/또는 서로에 대해 직교로 배향되지만, 연속 섬유의 다른 구성도 가능하다. 특정 실시형태에 있어서, 연속 섬유는 패브릭 또는 다른 기재, 예를 들면 텍스타일, 토우, 필라멘트, 실, 스트랜드 등을 함께 규정할 수 있다. 일부 경우에, 기재는 다른 직교 치수보다 실질적으로 작은 하나의 직교 치수를 가질 수 있다(즉, 기재는 두께를 가질 수 있음). 연속 섬유는 또한 매우 다양한 재료 중 임의의 것을 포함할 수 있으며, 하나의 유형 또는 하나보다 많은 유형의 섬유가 기재 내에 존재할 수 있다. 비제한적인 예로는 탄소, 현무암, 탄화규소, 아라미드, 지르코니아, 나일론, 붕소, 알루미나, 실리카, 붕규산, 멀라이트, 면, 또는 임의의 다른 천연 또는 합성 섬유가 포함된다.
일부 경우에, 연속 섬유는 복합체의 비교적 큰 부분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 특정 실시형태에 있어서, 연속 섬유는 복합체의 질량 또는 체적의 적어도 1%, 적어도 2%, 적어도 3%, 적어도 4%, 적어도 5%, 적어도 7%, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 45%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 또는 적어도 97%를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 연속 섬유는 복합체의 질량 또는 체적의 97% 이하, 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 또는 10% 이하를 포함할 수 있다. 이들 중 임의의 조합도 가능하다.
일부 경우에, 하나 이상의 필러가 기재에 존재할 수 있다. 예를 들면, 특정 실시형태에 있어서, 기재는 질화붕소, 알루미나, 티타니아 등과 같은 하나 이상의 세라믹스를 더 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시형태에 있어서, 기재는 알루미늄, 구리, 은, 주석, 금 등과 같은 하나 이상의 금속을 더 포함할 수 있다. 또한, 일 실시형태에 있어서, 기재 내에 존재하는 이러한 재료는, 예를 들면 기재의 형성 동안 입자를 함께 융합시킴으로써 형성될 수 있다. 일부 경우에 기재에 다른 재료도 존재할 수 있다.
논의된 바와 같이, 일반적으로 특정 양태는, 예를 들면 복수의 불연속 섬유 및 땜납과 같은 금속, 또는 본원에 기재된 것과 같은 다른 재료를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 일부 경우에, 조성물은 일반적으로 평면형이고, 및/또는 하나(또는 그 이상)의 기재를 함유할 수 있다. 그러나, 기재 또는 조성물은 수학적으로 완전한 평면 구조일 필요는 없다는 것을 이해해야 하며(그러나 완전한 평면 구조일 수도 있음); 예를 들면 기재 또는 조성물은 또한 변형 가능하고, 만곡되고, 굽혀지고, 접히고, 말리고(rolled), 주름이 잡히는(creased) 등 할 수 있다. 예로서, 기재는 적어도 약 0.1㎛, 적어도 약 0.2㎛, 적어도 약 0.3㎛, 적어도 약 0.5㎛, 적어도 약 1㎛, 적어도 약 2㎛, 적어도 약 3㎛, 적어도 약 5㎛, 적어도 약 10㎛, 적어도 약 30㎛, 적어도 약 50㎛, 적어도 약 100㎛, 적어도 약 300㎛, 적어도 약 500㎛, 적어도 약 1mm, 적어도 약 2mm, 적어도 약 3mm, 적어도 약 5mm, 적어도 약 1cm, 적어도 약 3cm, 적어도 약 5cm, 적어도 약 10cm, 적어도 약 30cm, 적어도 약 50cm, 적어도 약 100cm 등의 평균 두께를 가질 수 있다. 특정 경우에, 평균 두께는 100cm 미만, 50cm 미만, 30cm 미만, 10cm 미만, 5cm 미만, 3cm 미만, 1cm 미만, 5mm 미만, 2mm 미만, 3mm 미만, 1mm 미만, 500㎛ 미만, 300㎛ 미만, 100㎛ 미만, 50㎛ 미만, 30㎛ 미만, 10㎛ 미만, 5㎛ 미만, 3㎛ 미만, 1㎛ 미만, 0.5㎛ 미만, 0.3㎛ 미만, 또는 0.1㎛ 미만일 수 있다. 특정 실시형태에 있어서 이들 중 임의의 조합도 가능하다. 예를 들면, 평균 두께는 0.1과 5,000미크론 사이, 10과 2,000미크론 사이, 50과 1,000미크론 사이 등일 수 있다. 두께는 기재에 걸쳐 균일하거나 불균일할 수 있다. 또한, 일부 경우에 기재는 변경 가능할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 조성물은 조성물의 적어도 50g/㎡의 면적 중량을 가질 수 있고, 일부 실시형태에 있어서는 조성물의 적어도 100g/㎡, 적어도 150g/㎡, 적어도 200g/㎡, 적어도 250g/㎡, 적어도 300g/㎡, 적어도 400g/㎡, 적어도 500g/㎡, 적어도 750g/㎡, 적어도 1000g/㎡의 면적 중량을 가질 수 있다. 면적은 존재할 수 있는 불연속 섬유의 개별 면적이 아니라 조성물의 벌크 또는 전체 면적이라는 것을 당업자는 이해할 수 있다.
일부 경우에, 조성물은, 예를 들면 이들에 추가하여 추가의 층 또는 재료를 함유할 수 있다. 예를 들면, 기재는 조성물 내 다수의 층들 중 하나일 수 있다. 조성물 내 다른 층은 폴리머, 복합체 재료, 금속, 세라믹스 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 조성물은 다른 층과 통합되어 복합체 구조를 형성할 수 있다.
특정 양태는 일반적으로 본원에 설명된 것과 같은 조성물을 제조하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 실시형태의 일 세트에 있어서, 이러한 조성물은 액체로부터 제조될 수 있다. 액체는, 예를 들면 슬러리, 용액, 에멀전 등일 수 있다.액체는 본원에서 논의된 바와 같은 불연속 섬유를 함유할 수 있다. 그 후, 섬유는 본원에서 논의된 바와 같이 정렬될 수 있고, 이어서 액체는 제거되어, 예를 들면 섬유-함유 기재를 생성할 수 있다. 정렬 후, 최종 조성물은, 예를 들면 액체를 제거하기 위해, 예를 들면 열 및/또는 압력을 가함으로써 형성될 수 있다.
실시형태의 일 세트에 있어서, 액체는, 예를 들면 수성 액체를 사용하여 불연속 섬유 사이의 정전기적 상호작용을 중화할 수 있다. 이는, 예를 들면 불연속 섬유가 응집 없이 비교적 높은 섬유 체적으로 액체 내에 분산되도록 하는 데 유용할 수 있다. 일부 경우에, 계면활성제 및/또는 알코올이 섬유 사이의 정전기적 상호작용을 감소시키기 위해 슬러리에 도입될 수 있다. 높은 전단 혼합 및 유동은 또한 특정 경우에 응집(agglomeration)/엉김(flocculation)을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 액체는, 예를 들면 열 가소성 수지 또는 열 경화성 수지, 예를 들면 열 가소성 용액, 열 가소성 용융물, 열 경화성 수지, 휘발성 유기 화합물, 물, 또는 오일을 포함할 수 있다. 열 경화성 수지의 비제한적인 예로는 페놀 수지, 에폭시, 비스말레이미드, 시아네이트 에스테르, 폴리이미드 등이 포함된다. 엘라스토머의 비제한적인 예로는 실리콘 고무 및 스티렌 부타디엔 고무 등이 포함된다. 열 가소성 수지의 비제한적인 예로는 에폭시, 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아미드(예를 들면, 나일론, PA-6, PA-12 등), 폴리페닐렌 술피드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤 등이 포함된다. 세라믹 모노머의 비제한적인 예로는 실록산, 실라잔, 또는 카르보실란 등이 포함된다. 일부 경우에, 예를 들면 이들 중 하나 이상이 액체 내에 불연속 섬유를 균질하게 분산시키는 것을 돕기 위해 첨가될 수 있다. 휘발성 유기 화합물의 예로는 이소프로판올, 부탄올, 에탄올, 아세톤, 톨루엔, 또는 크실렌이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
임의의 적절한 양의 불연속 섬유가 슬러리 또는 다른 액체에 존재할 수 있다. 예를 들면, 슬러리의 체적의 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 45%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 또는 80%가 불연속 섬유일 수 있다. 일부 경우에, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 또는 10% 이하가 불연속 섬유일 수 있다. 일부 경우에 이들 중 임의의 조합도 가능하다. 예를 들면, 슬러리 또는 다른 액체는 70%와 80% 사이, 75%와 85% 사이, 50%와 90% 사이 등의 불연속 섬유를 함유할 수 있다.
예를 들면, 슬러리 또는 다른 액체의 제조 후, 표면에 적용되거나 노출되어, 예를 들면 기재를 형성할 수 있다. 임의의 적절한 방법을 사용하여 슬러리 또는 다른 액체를 표면에 적용할 수 있다. 비제한적인 예로서, 액체는 표면 상에 부어지거나, 코팅되거나, 분무되거나, 또는 도장될 수 있고, 또는 표면은 액체 내에 부분적으로 또는 완전히 침지될 수 있다. 액체는 표면을 적시거나, 코팅하거나, 및/또는 둘러싸는 데 사용될 수 있다.
실시형태의 일 세트에 따라, 본원에서 논의된 바와 같이 직접적으로 또는 간접적으로 불연속 섬유를 조작하기 위해 자기장이 적용될 수 있다. 임의의 적절한 자기장이 적용될 수 있다. 일부 경우에, 자기장은 일정한 자기장이다. 다른 경우에, 자기장은 시변적일 수 있으며; 예를 들면, 자기장은 진폭 및/또는 방향이 주기적으로 변하거나 발진하여, 예를 들면 불연속 작용제의 조작을 용이하게 할 수 있다. 발진은 정현파 또는 다른 반복 파형(예를 들면, 구형파 또는 톱니파)일 수 있다. 주파수는, 예를 들면 적어도 0.1Hz, 적어도 0.3Hz, 적어도 0.5Hz, 적어도 1Hz, 적어도 3Hz, 적어도 5Hz, 적어도 10Hz, 적어도 30Hz, 적어도 50Hz, 적어도 100Hz, 적어도 300Hz, 적어도 500Hz 등, 및/또는 1000Hz 이하, 500Hz 이하, 300Hz 이하, 100Hz 이하, 50Hz 이하, 30Hz 이하, 10Hz 이하, 5Hz 이하, 3Hz 이하 등일 수 있다. 예를 들면, 주파수는 1Hz와 500Hz 사이, 10Hz와 30Hz 사이, 50Hz와 Hz 사이 등일 수 있다. 또한, 주파수는 실질적으로 일정하게 유지될 수 있거나, 또는 일부 경우에는 주파수가 변할 수 있다.
자기장은, 일정하든 발진하든 임의의 적절한 진폭을 가질 수 있다. 예를 들면, 진폭은 적어도 0.001T, 적어도 0.003T, 적어도 0.005T, 적어도 0.01T, 적어도 0.03T, 적어도 0.05T, 적어도 0.1T, 적어도 0.3T, 적어도 0.5T, 적어도 1T, 적어도 3T, 적어도 5T, 적어도 10T 등일 수 있다. 일부 경우에 진폭은 20T 이하, 10T 이하, 5T 이하, 3T 이하, 1T 이하, 0.5T 이하, 0.3T 이하, 0.1T 이하, 0.05T 이하, 0.03T 이하, 0.01T 이하, 0.005T 이하, 0.003T 이하 등일 수 있다. 진폭은 또한 이들 값들의 임의의 조합에 속할 수 있다. 예를 들면, 진폭은 0.01T와 10T 사이, 1T와 3T 사이, 0.5T와 1T 사이 등일 수 있다. 진폭은 실질적으로 일정할 수 있거나, 또는 특정 실시형태에 있어서는 예를 들면, 이들 값들의 임의의 범위 내에서 변할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 자기장 방향(즉, 최대 진폭의 방향)은 평균 방향에 대해 +/-90°, +/-85°, +/-80°, +/-75°, +/-70°, +/-65°, +/-60°, +/-55°, +/-50°, +/-45°, +/-40°, +/-35°, +/-30°, +/-25°, +/-20°, +/-15°, +/-10°, +/-5° 만큼 변할 수 있다.
적절한 자기장을 생성하기 위한 다양한 상이한 장치는 상업적으로 얻어질 수 있으며, 영구 자석 또는 전자석을 포함한다. 일부 경우에, 회전 디스크에 자석을 부착하고 디스크를 적절한 속도 또는 주파수로 회전시킴으로써 발진 자기(oscillating magnetic)가 생성될 수 있다. 영구 자석의 비제한적인 예로는 철 자석, 알니코 자석, 희토류 자석 등이 포함된다.
실시형태의 일 세트에 있어서, 전단 유동은 불연속 섬유를 정렬하거나 조작하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 전단 유체는 기재에 적용되어, 복수의 불연속 작용제의 적어도 일부가, 예를 들면 전단 유동의 방향으로 정렬되도록 할 수 있다. 사용될 수 있는 전단 유체의 예로는 물, 또는 오일과 같은 다른 액체, 에탄올과 같은 알코올, 유기 용제(예를 들면, 이소프로판올, 부탄올, 에탄올, 아세톤, 톨루엔, 또는 크실렌과 같은) 등이 포함된다. 특정 실시형태에 있어서, 전단 유체는 적어도 1cP의 점도를 가질 수 있다. 또한, 일부 경우에 전단 유체는 공기와 같은 기체일 수 있다. 전단 유체의 선형 유량은, 예를 들면 적어도 10mm/min, 적어도 20mm/min, 적어도 30mm/min, 적어도 50mm/min, 적어도 100mm/min, 적어도 200mm/min, 적어도 300mm/min 등일 수 있다.
예를 들면, 실시형태의 일 세트에 있어서, 섬유는 알코올, 용제, 또는 수지를 포함하는 액체에 첨가되어 슬러리를 형성할 수 있다. 일부 경우에 슬러리는 섬유를 정렬하도록 유동할 수 있으며, 예를 들면, 여기서 슬러리가 전단 유체로서 사용된다. 그러나, 다른 경우에는 슬러리를 먼저 기재에 적용한 다음, 전단 유체를 사용하여 섬유를 정렬할 수 있다.
또한, 일부 실시형태에 있어서, 예를 들면 자기 조작(magnetic manipulation) 및/또는 전단 유동에 추가하여 및/또는 자기 조작 및/또는 전단 유동 대신에 불연속 섬유를 조작하는 데 기계적 진동이 사용될 수 있다. 예를 들면, 기계적 진동은 불연속 섬유를 기재 내로 또는 기재 상으로, 예를 들면 기재 내 공극 또는 홀 내로 이동시키고, 및/또는 적어도 기재 내 불연속 작용제를 실질적으로 정렬하기 위해, 예를 들면 본원에서 논의된 바와 같이 사용될 수 있다. 실시형태의 일 세트에 있어서, 적어도 1㎛, 적어도 2㎛, 적어도 3㎛, 적어도 5㎛, 적어도 10㎛, 적어도 20㎛, 적어도 30㎛, 적어도 50㎛, 적어도 100㎛, 적어도 200㎛, 적어도 300㎛, 적어도 500㎛, 적어도 1,000㎛, 적어도 2,000㎛, 적어도 3,000㎛, 적어도 5,000㎛, 또는 적어도 10,000㎛의 불연속 섬유의 이동을 야기하는 데 기계적 진동이 적용될 수 있다.
또한, 일부 경우에 기계적 진동은 시변적일 수 있으며; 예를 들면 기계적 진동은 진폭 및/또는 방향을 주기적으로 변화시켜, 예를 들면 불연속 섬유의 조작을 용이하게 할 수 있다. 발진은 정현파 또는 다른 반복 파형(예를 들면, 구형파 또는 톱니파)일 수 있다. 주파수는, 예를 들면 적어도 0.1Hz, 적어도 0.3Hz, 적어도 0.5Hz, 적어도 1Hz, 적어도 3Hz, 적어도 5Hz, 적어도 10Hz, 적어도 30Hz, 적어도 50Hz, 적어도 100Hz, 적어도 300Hz, 적어도 500Hz 등, 및/또는 1000Hz 이하, 500Hz 이하, 300Hz 이하, 100Hz 이하, 50Hz 이하, 30Hz 이하, 10Hz 이하, 5Hz 이하, 3Hz 이하 등일 수 있다. 예를 들면, 주파수는 1Hz와 500Hz 사이, 10Hz와 30Hz 사이, 50Hz와 Hz 사이 등일 수 있다. 또한, 주파수는 실질적으로 일정하게 유지될 수 있거나, 또는 일부 경우에는 주파수가 변할 수 있다. 발진 자기장과 함께 적용되는 경우, 주파수는 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있다.
실시형태의 일 세트에 있어서, 정렬 동안 및/또는 정렬 후, 불연속 섬유는 일부 실시형태에 있어서 설정되거나 고정되어, 예를 들면 불연속 섬유의 후속 이동을 방지하거나 제한할 수 있다. 기술의 비제한적인 예로는 액체 또는 슬러리를 고화, 경화, 겔화, 용융, 가열, 증발, 냉동, 동결 건조, 또는 가압하는 것이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
일부 경우에, 액체는 가열 및/또는 증발(예를 들면, 적절한 시간을 기다리거나, 또는 예를 들면 흄 후드 또는 다른 환기 영역에서 용제가 증발하도록 함으로써)에 의해 제거될 수 있는 비교적 휘발성인 용제를 포함할 수 있다. 휘발성 용제의 비제한적인 예로는 이소프로판올, 부탄올, 에탄올, 아세톤, 톨루엔, 또는 크실렌이 포함된다. 용제를 제거하는 방법의 다른 예로는 진공 적용, 동결 건조, 기계적 진탕 등이 포함된다.
실시형태의 일 세트에 있어서, 불연속 섬유에 열을 가하여, 예를 들면 액체를 건조시키거나 용제의 일부를 제거할 수 있다. 예를 들면, 불연속 섬유는 적어도 약 30℃, 적어도 약 35℃, 적어도 약 40℃, 적어도 약 45℃, 적어도 약 50℃, 적어도 약 55℃, 적어도 약 60℃, 적어도 약 65℃, 적어도 약 70℃, 적어도 약 75℃, 적어도 약 80℃, 적어도 약 90℃, 적어도 약 100℃, 적어도 약 125℃, 적어도 약 150℃, 적어도 약 175℃, 적어도 약 200℃, 적어도 약 250℃, 적어도 약 300℃, 적어도 약 350℃, 적어도 약 400℃, 적어도 약 450℃, 적어도 약 500℃ 등의 온도로 가열될 수 있다. 열을 가하는 임의의 적절한 방법으로는, 예를 들면 열전 변환기, 옴 히터, 펠티에 장치, 연소 히터 등이 사용될 수 있다. 일부 경우에, 가열의 결과로 액체의 점도가 감소할 수 있다. 예를 들면 자기장 및/또는 기계적 진동의 적용 전에, 적용과 동시에 또는 적용 후에 열이 가해질 수 있다.
따라서, 실시형태의 일 세트에 있어서, 본원에서 논의된 바와 같이 실질적으로 정렬될 수 있는 복수의 불연속 섬유 상에 제 1 코팅이 적용될 수 있다. 제 1 코팅은 코팅 및/또는 필름으로서 복수의 불연속 섬유의 적어도 하나의 표면, 또는 내부 평면 등에 적용될 수 있다. 예를 들면 본원에서 논의된 바와 같이, 코팅은, 예를 들면 상 변화 재료, 폴리머 등을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 코팅은, 예를 들면 본원에 설명된 바와 같이 세라믹, 금속 등과 같은 필러를 포함할 수 있다. 코팅은, 예를 들면 중력, 모세관 작용, 열, 압력 등을 사용하여 본원에서 논의된 바와 같이 복수의 불연속 섬유에 적용될 수 있다.
또한, 일부 실시형태에 있어서, 조성물의 적어도 하나의 표면, 예를 들면 코팅 및/또는 필름에 제 2 코팅이 적용될 수 있다. 제 2 코팅 재료는 1차 코팅과 동일한 재료, 또는 상이한 재료를 포함할 수 있다. 코팅은, 예를 들면 중력, 모세관 작용, 열, 압력 등을 사용하여 본원에서 논의된 바와 같이 적용될 수 있으며, 동일한 기술, 또는 상이한 기술이 사용될 수 있다.
또한, 일부 양태에 있어서, 금속, 예를 들면 땜납과 같은 재료, 또는 본원에서 논의된 것과 같은 다른 재료가 불연속 섬유에 첨가될 수 있다. 이러한 재료를 적용하기 위해 다양한 기술이 사용될 수 있다. 비제한적인 예로는 라미네이션, 재료 배스(bath), 열 및/또는 압력의 적용 등이 포함된다. 재료는 임의의 적절한 시점, 예를 들면 불연속 섬유의 형성 또는 정렬 전, 형성 또는 정렬 동안, 및/또는 형성 또는 정렬 후에 적용되어, 예를 들면 기재를 형성할 수 있다. 일부 경우에 재료는 액체로서 적용될 수 있으며, 불연속 섬유에 적용된 후에는 경화를 야기할 수 있다. 특정 경우에, 재료는 불연속 섬유의 적어도 일부에 침투되거나 산재된다. 재료는 또한 섬유의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 일부 경우에, 섬유의 적어도 일부 또는 전부가 재료 내에 매립될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시형태에 있어서, 섬유의 한쪽 또는 양쪽 말단이 재료 내에 매립될 수 있다. 또한, 재료는 특정 실시형태에 있어서 불연속 섬유에 의해 규정된 기재의 적어도 제 1 측면을 덮을 수 있다.
침투 기술의 비제한적인 예로는 재료에 압력을 가하여 불연속 섬유 내로 재료를 밀어넣음으로써 중력 및 모세관력을 사용하는 것 등이 포함된다. 또한, 일부 실시형태에 있어서 열이 가해질 수 있다. 추가 예로는 핫 프레싱, 캘린더링 또는 진공 주입이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 재료를 적용하는 데 다른 기술도 사용될 수 있다. 예를 들면, 실시형태의 일 세트에 있어서, 불연속 섬유는 재료의 배스, 예를 들면 금속 또는 땜납 배스에 침지될 수 있다. 일부 경우에, 또한 배스는, 예를 들면 본원에서 논의된 것과 같은 온도로 가열될 수 있다.
그러나, 일부 경우에, 재료는, 예를 들면 불연속 섬유가 재료 내에 완전히 침투되거나 매립될 필요 없이 불연속 섬유의 전부 또는 일부만 코팅하는 데 사용된다(비록 이들이 또 다른 실시형태에 있어서 달성될 수 있다하더라도). 예를 들면, 특정 실시형태에 있어서, 불연속 섬유의 길이의 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 또는 적어도 90%는 재료와 접촉하지 않을 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 재료의 적용을 용이하게 하기 위해 압력이 가해질 수 있다. 그 예로는, 핫 프레싱, 캘린더링, 진공 주입, 압력 침투 등이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 압력은 하나 이상의 공기 또는 기계적 플래튼을 사용하여, 예를 들면 재료에 적용될 수 있다. (또한, 일부 경우에, 이러한 플래튼을 사용하여 열이 가해질 수도 있음) 가해진 압력은, 예를 들면 적어도 15psi(게이지), 적어도 30psi, 적어도 45psi 등일 수 있다(1psi=6895Pa). 일부 실시형태에 있어서, 압력은 적어도 100kPa, 적어도 200kPa, 적어도 300kPa, 적어도 400kPa, 적어도 500kPa 등일 수 있다. 또한, 일부 경우에 압력은 불연속 섬유로부터 액체를 제거하는 데에도 사용될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 재료의 적용을 용이하게 하기 위해 열이 가해질 수 있다. 이는, 예를 들면 재료를 부분적으로 또는 완전히 액화 또는 연화시키거나, 또는 재료의 유동 또는 침투를 용이하게 하는 데, 예를 들면 불연속 섬유를 둘러싸는 데 유용할 수 있다. 일부 경우에, 재료는 재료의 융점보다 높은 온도로 가열될 수 있어, 재료가 불연속 섬유 주위를 유동 및/또는 침투할 수 있게 할 수 있다.
예를 들면, 실시형태의 일 세트에 있어서, 재료는 적어도 30℃, 적어도 40℃, 적어도 50℃, 적어도 60℃, 적어도 70℃, 적어도 80℃, 적어도 90℃, 적어도 100℃, 적어도 110℃, 적어도 120℃, 적어도 130℃, 적어도 140℃, 적어도 150℃, 적어도 160℃, 적어도 170℃, 적어도 180℃, 적어도 190℃, 적어도 200℃, 적어도 210℃, 적어도 220℃, 적어도 230℃, 적어도 240℃, 적어도 250℃ 등의 온도로 가열될 수 있다.
또한, 특정 실시형태에 있어서, 재료는, 예를 들면 열 및/또는 압력이 가해질 때 불활성 기체(예를 들면, 질소, 아르곤 등)에 의해 둘러싸여질 수 있다.
실시형태의 다른 세트에 있어서, 금속은 화학 기상 퇴적, 물리 기상 퇴적, 열 화학 기상 퇴적, 전열 유도 퇴적 등과 같은 퇴적 공정을 이용하여 첨가될 수 있다. 일부 경우에, 열은, 예를 들면 전류 유도 줄 가열(current induced joule heating)을 통해 사용하여 가해질 수 있다.
일 양태에 있어서, 본원에서 논의된 바와 같은 조성물은 제 1 위치(예를 들면, 열원)와 제 2 위치(예를 들면, 히트 싱크 또는 냉각 장치) 사이에서 열을 전도하기 위해 사용될 수 있다. 열원은 임의의 적절한 열원일 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, 열원은, 예를 들면 컴퓨터 또는 다른 전자 장치에 사용하기 위한 반도체 장치일 수 있다. 반도체 장치는, 예를 들면, CPU, GPU, RAM 모듈, 파워 트랜지스터, 레이저, 발광 다이오드, 광 전지 등일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서 다른 열원도 사용될 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, 열원은 화학 반응 또는 전기 시스템(예를 들면, 저항 가열)을 수반할 수 있다.
히트 싱크 또는 냉각 장치는 열을 발산할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 비제한적인 예로서, 히트 싱크는 공기 또는 액체와 같은 유체 매체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 히트 싱크는 장치를 냉각시키기 위해 공기를 불어넣는 팬, 또는 액체 냉각제를 적용하는 펌프를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 히트 싱크는 유체가 통과할 수 있는 복수의 핀(fin)을 포함하여, 유체로의 열 전달이 히트 싱크에서 발생하도록 할 수 있다. 핀은, 예를 들면 핀(pin), 직선형, 플레어형, 경사형 등을 포함하는 임의의 형상을 가질 수 있다. 핀은 원통형, 타원형, 정사각형 등을 포함하는 임의의 적절한 단면을 가질 수 있다. 히트 싱크는 구리, 알루미늄, 또는 비교적 높은 열 전도율을 갖는 다른 금속과 같은 재료를 포함할 수 있다.
논의된 바와 같이, 조성물은 제 1 위치와 제 2 위치를 열적 연통하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 조성물은 열원 및 냉각 장치 중 하나 또는 둘 모두와 직접 물리적으로 접촉하도록 위치될 수 있고, 및/또는 열원으로부터 냉각 장치로의 열의 전달을 용이하게 하는 것을 돕는 다른 재료가 있을 수 있다. 비제한적인 예로는 열 테이프(예를 들면, 폴리이미드, 흑연, 알루미늄 등), 에폭시, 그리스, 땜납, 실리콘 코팅된 패브릭, 또는 다른 열 계면 재료가 포함된다.
하기 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다: 발명의 명칭 "섬유 강화 복합체, 방법 및 이를 포함하는 물품"의 국제특허출원 공개번호 WO 2018/175134; 발명의 명칭 "탄소 섬유 정렬 및 섬유 강화 복합체를 위한 시스템 및 방법"의 국제특허출원 공개번호 WO 2020/123334; 발명의 명칭 "단섬유 필름, 열 경화성 수지를 포함하는 복합체, 및 다른 복합체를 형성하기 위한 시스템 및 방법"의 국제특허출원 공개번호 WO 2021/007381; 발명의 명칭 "탄소 섬유-금속 복합체를 위한 조성물 및 방법"의 국제특허출원 공개번호 WO 2021/007389; 및 열 전도성 정렬된 재료 및 그것의 제조 및 사용 방법"의 미국특허출원 번호 63/314,808. 또한, 2022년 8월 15일에 출원된 발명의 명칭 "정렬된 섬유 및 땜납, 합금, 및/또는 다른 재료와 같은 재료를 포함하는 열 계면 재료"의 미국 가특허출원 번호 63/398,190은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
하기 실시예는 본 개시의 특정 실시형태를 예시하기 위한 것이지만, 본 개시의 전체 범위를 예시하는 것은 아니다.
실시예 1
이 실시예에 있어서, 인듐을 사용한 탄소 섬유의 침투가 입증되었다. 인듐 합금(5cm×5cm)의 2인치×2인치 시트를 강철 면도날로 긁어내고, 이소프로필 알코올로 세척했다.　0.01인치(0.254mm) 두께의 인듐 시트, 및 정렬된 탄소 섬유로부터 형성된 기재를 정적 프레스 기계를 사용하여 120mbar의 진공 환경 및 200℃의 온도에서 1시간 동안 함께 가압했다. 이어서, 압력을 제거하기 전에 재료를 45℃의 온도로 냉각시켰다.
기재 양측면에서 인듐과 함께 기판의 침투가 발견되었다. 단면 이미지는, 예를 들면 도 4에 나타내어진 바와 같이 섬유 전체에 걸쳐 적어도 10%의 함침이 있었음을 보여주었다.
실시예 2
이 실시예는 인듐 땜납이 탄소 섬유를 적실 수 있음을 입증하기 위해, 정렬된 탄소 섬유로부터 형성된 기재 상의 인듐 시트에 저온 무연 납땜 플럭스를 적용하는 것을 보여준다. 알파 금속으로부터 얻은 땜납 플럭스와 함께 0.01인치(0.254mm) 두께의 인듐 시트를 사용하여, 정렬된 탄소 섬유로부터 형성된 기재를 침투시켰다. 이 침투는 도 5에 나타내어진다. 인듐이 확산되는 것을 막기 위해 프레스 자체에 측면 장벽을 갖는 정적 프레스 및 질소 환경이 사용되었다. 이 침투는 도 6의 A 및 도 6의 B에 나타내어진다.
본 개시의 몇몇 실시형태가 본원에 설명되고 예시되었지만, 당업자는 기능을 수행하고 및/또는 결과 및/또는 본원에 설명된 이점 중 하나 이상을 얻기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 쉽게 예상할 것이며, 이러한 변형 및/또는 수정 각각은 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 보다 일반적으로, 당업자는 본원에 설명된 모든 파라미터, 치수, 재료, 및 구성은 예시적인 것으로 여겨지고, 실제 파라미터, 치수, 재료, 및/또는 구성은 본 개시의 교시가 이용되는 적용 또는 특정 적용에 의존할 것임을 당업자는 쉽게 이해할 것이다. 당업자는 단지 보통의 실험을 이용하여, 본원에 설명된 개시의 특정 실시형태에 대한 많은 등가물을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 상술한 실시형태가 단지 예로서 제시되며, 첨부된 청구범위 및 그에 대한 등가물의 범위 내에서, 본 개시가 구체적으로 설명되고 청구된 것과는 달리 실시될 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시는 본원에 설명된 각각의 개별 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 이러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법이 상호간에 모순되지 않는다면, 둘 이상의 이러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법의 임의의 조합이 본 개시의 범위 내에 포함된다.
본 명세서 및 참조로 포함된 문헌이 상충되고 및/또는 불일치하는 개시를 포함하는 경우, 본 명세서를 조정해야 한다. 참조로 포함된 둘 이상의 문헌이 서로에 대해 상충되고 및/또는 불일치하는 개시를 포함하면, 더 늦은 발효일을 갖는 문헌을 조정해야 한다.
본원에서 규정되고 사용된 모든 정의는 사전적 정의, 참조로 포함된 문헌에서의 정의, 및/또는 규정된 용어의 일반적인 의미를 통해 조정되도록 이해되어야 한다.
명세서 및 청구범위에서 본원에 사용된 부정관사("a" 및 "an")는, 명확하게 달리 나타내지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 및 청구범위에서 본원에 사용된 문구 "및/또는"은 그렇게 결합된 요소, 즉 일부 경우에 결합적으로 존재하고 다른 경우에는 분리적으로 존재하는 요소 중 "어느 하나 또는 양자 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"과 함께 열거된 다수의 요소는 동일한 방식으로, 즉 그렇게 결합된 요소 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. 구체적으로 식별된 요소들과 관련이 있는지 여부에 관계 없이, "및/또는"이라는 절에 의해 구체적으로 식별되는 요소 외에 다른 요소가 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적 예로서, "포함하는(comprising)"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 때, "A 및/또는 B"에 대한 언급은 일 실시형태에 있어서는 A만(B 이외의 요소를 선택적으로 포함함); 다른 실시형태에 있어서는 B만(A 이외의 요소를 선택적으로 포함함); 또 다른 실시형태에 있어서는 A와 B 양자 모두(다른 요소를 선택적으로 포함함) 등을 지칭할 수 있다.
명세서 및 청구범위에서 본원에 사용된 바와 같이, "또는"은 위에서 규정된 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 목록에서 항목을 분리할 때, "또는"이나 "및/또는"은 포괄적인 것으로 해석되어야 하며, 즉 요소의 수 또는 목록 중 적어도 하나를 포함하되 하나보다 많은 것도 포함하고, 선택적으로는 목록에 없는 추가 항목도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "단 하나" 또는 "정확히 하나", 또는 청구범위에 사용될 때 "~로 이루어지는(consisting of)"과 같이 명확히 달리 표시된 용어만이 요소의 수 또는 목록 중 정확히 하나의 요소를 포함함을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본원에 사용된 바와 같은 용어 "또는"은, "어느 하나", "하나", "단 하나", 또는 "정확히 하나"와 같은 배타적인 용어가 선행될 때 배타적인 대안(즉, "하나 또는 다른 하나이지만 양자 모두는 아님")을 나타내는 것으로만 해석되어야 한다.
명세서 및 청구범위에서 본원에 사용된 바와 같이, 하나 이상의 요소의 목록과 관련하여 "적어도 하나"라는 문구는 요소의 목록 중 임의의 하나 이상의 요소로부터 선택되는 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 하지만, 요소의 목록 내에서 구체적으로 열거된 각각의 그리고 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함하는 것은 아니며, 요소의 목록 중 요소의 임의의 조합을 배제하지 않는다. 구체적으로 식별된 요소들과 관련이 있는지 여부에 관계 없이, 이 정의는 또한 "적어도 하나"라는 문구가 지칭하는 요소의 목록 내에서 구체적으로 식별된 요소 이외에 요소가 선택적으로 존재할 수 있음을 허용한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A와 B 중 적어도 하나"(또는 동등하게 "A 또는 B 중 적어도 하나" 또는 동등하게 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는 일 실시형태에 있어서, B 없이 하나보다 많은 A를 선택적으로 포함(그리고 B 이외의 요소를 선택적으로 포함)하는 적어도 하나를 지칭하고; 다른 실시형태에 있어서는 A 없이 하나보다 많은 B를 선택적으로 포함(그리고 A 이외의 요소를 선택적으로 포함)하는 적어도 하나를 지칭하고; 또 다른 실시형태에 있어서는 하나보다 많은 A를 선택적으로 포함하는 적어도 하나, 및 하나보다 많은 B를 선택적으로 포함(그리고 다른 요소를 선택적으로 포함)하는 적어도 하나 등을 지칭할 수 있다.
본원에 "약(about)"이라는 단어가 수와 관련하여 사용될 때, 개시의 또 다른 실시형태는 "약"이라는 단어의 존재에 의해 수정되지 않은 그 수를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
명확히 달리 나타내지 않는 한, 하나보다 많은 단계 또는 행위를 포함하는 본원에 청구된 임의의 방법에 있어서, 방법의 단계 또는 행위의 순서는 반드시 방법의 단계 또는 행위가 나열되어 있는 순서로 제한되는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다.
청구범위뿐만 아니라 상기 명세서에서, "포함하는(comprising, including)", "전달하는(carrying)", "갖는(having)", "함유하는(containing)", "수반하는(involving)", "유지하는(holding)", "구성되는(composed of)" 등과 같은 모든 전환 문구는 개방형, 즉 포함하되 이에 한정되지 않음을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 미국특허청 특허심사절차 매뉴얼, 섹션 2111.03에 명시되어 있는 바와 같이, "~로 이루어지는(consisting of)" 및 "~로 본질적으로 이루어지는(consisting essentially of)"과 같은 전환 문구만이 각각 폐쇄형 또는 반폐쇄형 전환 문구이다.

Claims (234)

  1. 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유로서, 상기 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%가 실질적으로 정렬되는 복수의 불연속 섬유; 및
    상기 복수의 불연속 섬유와 접촉하는 땜납을 포함하는, 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 땜납의 적어도 일부는 상기 복수의 불연속 섬유에 산재되는, 조성물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 땜납의 적어도 일부는 상기 기재의 제 1 측면을 덮는, 조성물.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납의 적어도 일부는 상기 복수의 불연속 섬유를 둘러싸는, 조성물.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 265℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 조성물.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 200℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 조성물.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 인듐을 포함하는, 조성물.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 전이 금속을 포함하는, 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전이 금속은 상기 땜납의 적어도 0.1wt%로 존재하는, 조성물.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 은을 포함하는, 조성물.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 니켈을 포함하는, 조성물.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전이 금속은 구리를 포함하는, 조성물.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 크롬을 포함하는, 조성물.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 코발트를 포함하는, 조성물.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 조성물.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속을 포함하는, 조성물.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 조성물.
  18. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 열 화학 기상 퇴적 땜납을 포함하는, 조성물.
  19. 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납과 접촉하는 땜납 플럭스를 더 포함하는, 조성물.
  20. 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 탄소 섬유를 포함하는, 조성물.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 탄소 섬유는 94% 초과의 탄소 함량 및 적어도 200GPa의 모듈러스를 갖는, 조성물.
  22. 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 상기 땜납과 접촉하는 탄화물을 더 포함하는, 조성물.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 탄화물은 전이 금속 풍부 땜납 합금 탄화물을 포함하는, 조성물.
  24. 청구항 22 또는 청구항 23에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화니켈을 포함하는, 조성물.
  25. 청구항 22 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화크롬을 포함하는, 조성물.
  26. 청구항 22 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화코발트를 포함하는, 조성물.
  27. 청구항 1 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 30%는 상기 땜납과 접촉하는, 조성물.
  28. 청구항 1 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 50%는 상기 땜납과 접촉하는, 조성물.
  29. 청구항 1 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 70%는 상기 땜납과 접촉하는, 조성물.
  30. 청구항 1 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 내 불연속 섬유의 적어도 50vol%는 실질적으로 정렬되는, 조성물.
  31. 청구항 1 내지 청구항 30 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 내 불연속 섬유의 적어도 80vol%는 실질적으로 정렬되는, 조성물.
  32. 청구항 1 내지 청구항 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 50vol%는 상기 복수의 불연속 섬유의 평균 정렬의 45° 이내인 정렬을 갖는, 조성물.
  33. 청구항 1 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 50vol%는 상기 복수의 불연속 섬유의 평균 정렬의 20° 이내인 정렬을 갖는, 조성물.
  34. 청구항 1 내지 청구항 33 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 50vol%는 상기 복수의 불연속 섬유의 평균 정렬의 10° 이내인 정렬을 갖는, 조성물.
  35. 청구항 1 내지 청구항 34 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 50vol%는 상기 복수의 불연속 섬유의 평균 정렬의 5° 이내인 정렬을 갖는, 조성물.
  36. 청구항 1 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 30W/mK의 전체 열 전도율을 갖는, 조성물.
  37. 청구항 1 내지 청구항 36 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 50W/mK의 전체 열 전도율을 갖는, 조성물.
  38. 청구항 1 내지 청구항 37 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 100W/mK의 전체 열 전도율을 갖는, 조성물.
  39. 청구항 1 내지 청구항 38 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 500W/mK의 전체 열 전도율을 갖는, 조성물.
  40. 청구항 1 내지 청구항 39 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 750W/mK의 전체 열 전도율을 갖는, 조성물.
  41. 청구항 1 내지 청구항 40 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 이방성 열 전도율을 나타내는, 조성물.
  42. 청구항 1 내지 청구항 41 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는 열 가소성 수지를 더 포함하는, 조성물.
  43. 청구항 1 내지 청구항 42 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는 열 경화성 수지를 더 포함하는, 조성물.
  44. 청구항 1 내지 청구항 43 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는 복수의 연속 섬유를 더 포함하는, 조성물.
  45. 청구항 1 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는 세라믹을 더 포함하는, 조성물.
  46. 청구항 1 내지 청구항 45 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는 질화붕소를 더 포함하는, 조성물.
  47. 청구항 1 내지 청구항 46 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는 알루미나를 더 포함하는, 조성물.
  48. 청구항 1 내지 청구항 47 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는 티타니아를 더 포함하는, 조성물.
  49. 청구항 1 내지 청구항 48 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재는 기재 금속(substrate metal)을 더 포함하는, 조성물.
  50. 청구항 49에 있어서,
    상기 기재 금속은 알루미늄을 포함하는, 조성물.
  51. 청구항 49 또는 청구항 50에 있어서,
    상기 기재 금속은 구리를 포함하는, 조성물.
  52. 청구항 49 내지 청구항 51 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 금속은 은을 포함하는, 조성물.
  53. 청구항 49 내지 청구항 52 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 금속은 주석을 포함하는, 조성물.
  54. 청구항 49 내지 청구항 53 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 금속은 금을 포함하는, 조성물.
  55. 청구항 1 내지 청구항 54 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 폴리머 섬유를 포함하는, 조성물.
  56. 청구항 1 내지 청구항 55 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 현무암, 탄화규소, 아라미드, 지르코니아, 나일론, 붕소, 알루미나, 실리카, 붕규산, 및/또는 멀라이트 섬유 중 하나 이상을 포함하는, 조성물.
  57. 청구항 1 내지 청구항 56 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 천연 섬유를 포함하는, 조성물.
  58. 청구항 1 내지 청구항 57 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 적어도 20㎛의 평균 길이를 갖는, 조성물.
  59. 청구항 1 내지 청구항 58 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 길이 대 직경의 평균 애스펙트비가 적어도 5인, 조성물.
  60. 청구항 1 내지 청구항 59 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 일부는 코팅으로 코팅되는, 조성물.
  61. 청구항 60에 있어서,
    상기 코팅은 계면활성제, 실란 커플링제, 에폭시, 글리세린, 폴리우레탄, 및/또는 유기 금속 커플링제를 포함하는, 조성물.
  62. 청구항 1 내지 청구항 61 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 일부는 사이징으로 코팅되는, 조성물.
  63. 청구항 1 내지 청구항 62 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 일부는 10T의 자기장 강도에 대해 물리적 반응을 나타내는, 조성물.
  64. 청구항 1 내지 청구항 63 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유의 적어도 일부에는 복수의 자성 입자가 흡착되어 있는, 조성물.
  65. 청구항 1 내지 청구항 64 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 자성 입자를 포함하지 않는, 조성물.
  66. 청구항 1 내지 청구항 65 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 상자성 또는 강자성 재료를 실질적으로 포함하지 않는, 조성물.
  67. 청구항 1 내지 청구항 66 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 상기 조성물의 적어도 100g/㎡의 면적 중량을 갖는, 조성물.
  68. 청구항 1 내지 청구항 67 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 포함하는 장치로서,
    상기 조성물은 열원 및 냉각 장치와 열적 연통하는, 장치.
  69. 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유로서, 상기 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%가 실질적으로 정렬되는 복수의 불연속 섬유; 및
    상기 복수의 불연속 섬유와 접촉하는 금속으로서, 265℃ 이하의 용융 온도를 갖는 금속을 포함하는, 조성물.
  70. 청구항 69에 있어서,
    상기 금속은 땜납을 포함하는, 조성물.
  71. 청구항 70에 있어서,
    상기 땜납은 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 조성물.
  72. 청구항 70 또는 청구항 71에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속을 포함하는, 조성물.
  73. 청구항 70 내지 청구항 72 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 조성물.
  74. 청구항 69 내지 청구항 73 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 열 화학 기상 퇴적 금속을 포함하는, 조성물.
  75. 청구항 69 내지 청구항 74 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 전도성 매체 내에 함유되는, 조성물.
  76. 청구항 69 내지 청구항 75 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속의 적어도 일부는 상기 복수의 불연속 섬유에 산재되는, 조성물.
  77. 청구항 69 내지 청구항 76 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속의 적어도 일부는 상기 기재의 제 1 측면을 덮는, 조성물.
  78. 청구항 69 내지 청구항 77 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속의 적어도 일부는 상기 복수의 불연속 섬유를 둘러싸는, 조성물.
  79. 청구항 69 내지 청구항 78 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 200℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 조성물.
  80. 청구항 69 내지 청구항 79 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 전이 금속 풍부 땜납 합금으로 구성되는, 조성물.
  81. 청구항 69 내지 청구항 80 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 니켈을 포함하는, 조성물.
  82. 청구항 69 내지 청구항 81 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 크롬을 포함하는, 조성물.
  83. 청구항 69 내지 청구항 82 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 코발트를 포함하는, 조성물.
  84. 청구항 69 내지 청구항 83 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속과 접촉하는 땜납 플럭스를 더 포함하는, 조성물.
  85. 청구항 69 내지 청구항 84 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 탄소 섬유를 포함하는, 조성물.
  86. 청구항 85에 있어서,
    상기 탄소 섬유는 94% 초과의 탄소 함량 및 적어도 200GPa의 모듈러스를 갖는, 조성물.
  87. 청구항 69 내지 청구항 86 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 상기 금속과 접촉하는 탄화물을 더 포함하는, 조성물.
  88. 청구항 87에 있어서,
    상기 탄화물은 전이 금속 탄화물을 포함하는, 조성물.
  89. 청구항 87 또는 청구항 88에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화니켈을 포함하는, 조성물.
  90. 청구항 87 내지 청구항 89 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화크롬을 포함하는, 조성물.
  91. 청구항 87 내지 청구항 90 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화코발트를 포함하는, 조성물.
  92. 청구항 69 내지 청구항 91 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 30%는 상기 금속과 접촉하는, 조성물.
  93. 청구항 69 내지 청구항 92 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 50%는 상기 금속과 접촉하는, 조성물.
  94. 청구항 69 내지 청구항 93 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 70%는 상기 금속과 접촉하는, 조성물.
  95. 청구항 69 내지 청구항 94 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 내 섬유의 적어도 50vol%는 실질적으로 정렬되는, 조성물.
  96. 청구항 69 내지 청구항 95 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 50vol%는 상기 복수의 불연속 섬유의 평균 정렬의 45° 이내인 정렬을 갖는, 조성물.
  97. 청구항 69 내지 청구항 96 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 30W/mK의 전체 열 전도율을 갖는, 조성물.
  98. 청구항 69 내지 청구항 97 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 이방성 열 전도율을 나타내는, 조성물.
  99. 청구항 69 내지 청구항 98 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 포함하는 장치로서,
    상기 조성물은 열원 및 냉각 장치와 열적 연통하는, 장치.
  100. 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유로서, 상기 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%가 실질적으로 정렬되는 복수의 불연속 섬유; 및
    상기 복수의 불연속 섬유와 접촉하는 금속으로서, 상기 복수의 불연속 섬유가 상기 금속보다 열 전도성이 높은, 금속을 포함하는, 조성물.
  101. 청구항 100에 있어서,
    상기 금속은 땜납을 포함하는, 조성물.
  102. 청구항 101에 있어서,
    상기 땜납은 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 조성물.
  103. 청구항 101 또는 청구항 102에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속을 포함하는, 조성물.
  104. 청구항 101 내지 청구항 103 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 조성물.
  105. 청구항 100 내지 청구항 104 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 열 화학 기상 퇴적 금속을 포함하는, 조성물.
  106. 청구항 100 내지 청구항 105 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 전도성 매체 내에 함유되는, 조성물.
  107. 청구항 100 내지 청구항 106 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속의 적어도 일부는 상기 복수의 불연속 섬유에 산재되는, 조성물.
  108. 청구항 100 내지 청구항 107 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속의 적어도 일부는 상기 기재의 제 1 측면을 덮는, 조성물.
  109. 청구항 100 내지 청구항 108 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속의 적어도 일부는 상기 복수의 불연속 섬유를 둘러싸는, 조성물.
  110. 청구항 100 내지 청구항 109 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 265℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 조성물.
  111. 청구항 100 내지 청구항 110 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 200℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 조성물.
  112. 청구항 100 내지 청구항 111 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 니켈을 포함하는, 조성물.
  113. 청구항 100 내지 청구항 112 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 크롬을 포함하는, 조성물.
  114. 청구항 100 내지 청구항 113 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 코발트를 포함하는, 조성물.
  115. 청구항 100 내지 청구항 114 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속과 접촉하는 땜납 플럭스를 더 포함하는, 조성물.
  116. 청구항 100 내지 청구항 115 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 탄소 섬유를 포함하는, 조성물.
  117. 청구항 116에 있어서,
    상기 탄소 섬유는 94% 초과의 탄소 함량 및 적어도 200GPa의 모듈러스를 갖는, 조성물.
  118. 청구항 100 내지 청구항 117 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 상기 금속과 접촉하는 탄화물을 더 포함하는, 조성물.
  119. 청구항 118에 있어서,
    상기 탄화물은 전이 금속 탄화물을 포함하는, 조성물.
  120. 청구항 118 또는 청구항 119에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화니켈을 포함하는, 조성물.
  121. 청구항 118 내지 청구항 120 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화크롬을 포함하는, 조성물.
  122. 청구항 118 내지 청구항 121 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화코발트를 포함하는, 조성물.
  123. 청구항 100 내지 청구항 122 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 30%는 상기 금속과 접촉하는, 조성물.
  124. 청구항 100 내지 청구항 123 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 50%는 상기 금속과 접촉하는, 조성물.
  125. 청구항 100 내지 청구항 124 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 70%는 상기 금속과 접촉하는, 조성물.
  126. 청구항 100 내지 청구항 125 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 내 섬유의 적어도 50vol%는 실질적으로 정렬되는, 조성물.
  127. 청구항 100 내지 청구항 126 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 50vol%는 상기 복수의 불연속 섬유의 평균 정렬의 45° 이내인 정렬을 갖는, 조성물.
  128. 청구항 100 내지 청구항 127 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 30W/mK의 전체 열 전도율을 갖는, 조성물.
  129. 청구항 100 내지 청구항 128 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 이방성 열 전도율을 나타내는, 조성물.
  130. 청구항 100 내지 청구항 129 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 포함하는 장치로서,
    상기 조성물은 열원 및 냉각 장치와 열적 연통하는, 장치.
  131. 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유로서, 상기 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%가 실질적으로 정렬되는 복수의 불연속 섬유; 및
    상기 복수의 불연속 섬유와 접촉하는 탄화물을 포함하는, 조성물.
  132. 청구항 131에 있어서,
    상기 탄화물은 금속 탄화물을 포함하는, 조성물.
  133. 청구항 131 또는 청구항 132에 있어서,
    상기 탄화물은 전이 금속 탄화물을 포함하는, 조성물.
  134. 청구항 131 내지 청구항 133 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화니켈을 포함하는, 조성물.
  135. 청구항 131 내지 청구항 134 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화크롬을 포함하는, 조성물.
  136. 청구항 131 내지 청구항 135 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화코발트를 포함하는, 조성물.
  137. 청구항 131 내지 청구항 136 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 탄소 섬유를 포함하는, 조성물.
  138. 청구항 137에 있어서,
    상기 탄소 섬유는 94% 초과의 탄소 함량 및 적어도 200GPa의 모듈러스를 갖는, 조성물.
  139. 청구항 131 내지 청구항 138 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 금속에 인접하는, 조성물.
  140. 청구항 139에 있어서,
    상기 금속은 땜납을 포함하는, 조성물.
  141. 청구항 140에 있어서,
    상기 땜납은 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 조성물.
  142. 청구항 140 또는 청구항 141에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속을 포함하는, 조성물.
  143. 청구항 140 내지 청구항 142 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 조성물.
  144. 청구항 139 내지 청구항 143 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 열 화학 기상 퇴적 금속을 포함하는, 조성물.
  145. 청구항 139 내지 청구항 144 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 전도성 매체 내에 함유되는, 조성물.
  146. 청구항 131 내지 청구항 145 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 내 섬유의 적어도 50vol%는 실질적으로 정렬되는, 조성물.
  147. 청구항 131 내지 청구항 146 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 50vol%는 상기 복수의 불연속 섬유의 평균 정렬의 45° 이내인 정렬을 갖는, 조성물.
  148. 청구항 131 내지 청구항 147 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 30W/mK의 전체 열 전도율을 갖는, 조성물.
  149. 청구항 131 내지 청구항 148 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 이방성 열 전도율을 나타내는, 조성물.
  150. 청구항 131 내지 청구항 149 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 포함하는 장치로서,
    상기 조성물은 열원 및 냉각 장치와 열적 연통하는, 장치.
  151. 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유로서, 상기 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%가 실질적으로 정렬되는 복수의 불연속 섬유; 및
    상기 복수의 불연속 섬유와 접촉하는 금속으로서, 상기 복수의 불연속 섬유와 상기 금속이 함께 20% 이하의 내부 공극 체적을 갖는, 금속을 포함하는, 조성물.
  152. 청구항 151에 있어서,
    상기 금속은 땜납을 포함하는, 조성물.
  153. 청구항 152에 있어서,
    상기 땜납은 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 조성물.
  154. 청구항 152 또는 청구항 153에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속을 포함하는, 조성물.
  155. 청구항 152 내지 청구항 154 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 조성물.
  156. 청구항 151 내지 청구항 155 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 열 화학 기상 퇴적 금속을 포함하는, 조성물.
  157. 청구항 151 내지 청구항 156 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 전도성 매체 내에 함유되는, 조성물.
  158. 청구항 151 내지 청구항 157 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속의 적어도 일부는 상기 복수의 불연속 섬유에 산재되는, 조성물.
  159. 청구항 151 내지 청구항 158 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속의 적어도 일부는 상기 기재의 제 1 측면을 덮는, 조성물.
  160. 청구항 151 내지 청구항 159 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속의 적어도 일부는 상기 복수의 불연속 섬유를 둘러싸는, 조성물.
  161. 청구항 151 내지 청구항 160 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 265℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 조성물.
  162. 청구항 151 내지 청구항 161 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 200℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 조성물.
  163. 청구항 151 내지 청구항 162 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 니켈을 포함하는, 조성물.
  164. 청구항 151 내지 청구항 163 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 크롬을 포함하는, 조성물.
  165. 청구항 151 내지 청구항 164 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 코발트를 포함하는, 조성물.
  166. 청구항 151 내지 청구항 165 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속과 접촉하는 땜납 플럭스를 더 포함하는, 조성물.
  167. 청구항 151 내지 청구항 166 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 탄소 섬유를 포함하는, 조성물.
  168. 청구항 167에 있어서,
    상기 탄소 섬유는 94% 초과의 탄소 함량 및 적어도 200GPa의 모듈러스를 갖는, 조성물.
  169. 청구항 151 내지 청구항 168 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 상기 금속과 접촉하는 탄화물을 더 포함하는, 조성물.
  170. 청구항 169에 있어서,
    상기 탄화물은 전이 금속 탄화물을 포함하는, 조성물.
  171. 청구항 169 또는 청구항 170에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화니켈을 포함하는, 조성물.
  172. 청구항 169 내지 청구항 171 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화크롬을 포함하는, 조성물.
  173. 청구항 169 내지 청구항 172 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화코발트를 포함하는, 조성물.
  174. 청구항 151 내지 청구항 173 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 30%는 상기 금속과 접촉하는, 조성물.
  175. 청구항 151 내지 청구항 174 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 50%는 상기 금속과 접촉하는, 조성물.
  176. 청구항 151 내지 청구항 175 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 길이의 적어도 70%는 상기 금속과 접촉하는, 조성물.
  177. 청구항 151 내지 청구항 176 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 내 섬유의 적어도 50vol%는 실질적으로 정렬되는, 조성물.
  178. 청구항 151 내지 청구항 177 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 50vol%는 상기 복수의 불연속 섬유의 평균 정렬의 45° 이내인 정렬을 갖는, 조성물.
  179. 청구항 151 내지 청구항 178 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 30W/mK의 전체 열 전도율을 갖는, 조성물.
  180. 청구항 151 내지 청구항 179 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 이방성 열 전도율을 나타내는, 조성물.
  181. 청구항 151 내지 청구항 180 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 포함하는 장치로서,
    상기 조성물은 열원 및 냉각 장치와 열적 연통하는, 장치.
  182. 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유를 제공하는 단계로서, 상기 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%가 실질적으로 정렬되는 상기 제공하는 단계; 및
    상기 불연속 섬유의 적어도 일부를 땜납에 노출시키는 단계를 포함하는, 방법.
  183. 청구항 182에 있어서,
    상기 땜납은 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 방법.
  184. 청구항 182 또는 청구항 183에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속을 포함하는, 방법.
  185. 청구항 182 내지 청구항 184 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 방법.
  186. 청구항 182 내지 청구항 185 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 일부를 땜납에 노출시키는 단계는 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는(forcing) 단계를 포함하는, 방법.
  187. 청구항 182 내지 청구항 186 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  188. 청구항 187에 있어서,
    적어도 30℃의 온도에서 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  189. 청구항 187 또는 청구항 188에 있어서,
    적어도 50℃의 온도에서 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  190. 청구항 187 내지 청구항 189 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 100℃의 온도에서 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  191. 청구항 187 내지 청구항 190 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 200℃의 온도에서 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  192. 청구항 187 내지 청구항 191 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 100kPa의 압력으로 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  193. 청구항 187 내지 청구항 192 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 200kPa의 압력으로 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  194. 청구항 182 내지 청구항 193 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재의 제 1 측면을 상기 땜납으로 덮는 단계를 포함하는, 방법.
  195. 청구항 182 내지 청구항 194 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유를 상기 땜납으로 적어도 부분적으로 둘러싸는 단계를 포함하는, 방법.
  196. 청구항 182 내지 청구항 195 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 265℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 방법.
  197. 청구항 182 내지 청구항 196 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 200℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 방법.
  198. 청구항 182 내지 청구항 197 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 인듐을 포함하는, 방법.
  199. 청구항 182 내지 청구항 198 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 니켈을 포함하는, 방법.
  200. 청구항 182 내지 청구항 199 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 크롬을 포함하는, 방법.
  201. 청구항 182 내지 청구항 200 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 코발트를 포함하는, 방법.
  202. 청구항 182 내지 청구항 201 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 탄소 섬유를 포함하는, 방법.
  203. 청구항 202에 있어서,
    상기 탄소 섬유는 94% 초과의 탄소 함량 및 적어도 200GPa의 모듈러스를 갖는, 방법.
  204. 청구항 202 또는 청구항 203에 있어서,
    상기 땜납은 상기 탄소 섬유와 반응하여 탄화물을 형성하는, 방법.
  205. 청구항 202 내지 청구항 204 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 전이 금속 탄화물을 포함하는, 방법.
  206. 청구항 202 내지 청구항 205 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화니켈을 포함하는, 방법.
  207. 청구항 202 내지 청구항 206 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화크롬을 포함하는, 방법.
  208. 청구항 202 내지 청구항 207 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화코발트를 포함하는, 방법.
  209. 기재를 규정하는 복수의 불연속 섬유를 제공하는 단계로서, 상기 기재 내 불연속 섬유의 적어도 30vol%가 실질적으로 정렬되는 상기 제공하는 단계; 및
    열 및/또는 압력 하에서 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  210. 청구항 209에 있어서,
    상기 땜납은 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 방법.
  211. 청구항 209 또는 청구항 210에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속을 포함하는, 방법.
  212. 청구항 209 내지 청구항 211 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 산화물 코팅된 액체 금속 전이 금속 풍부 땜납 합금을 포함하는, 방법.
  213. 청구항 209 내지 청구항 212 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불연속 섬유의 적어도 일부를 땜납에 노출시키는 단계는 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  214. 청구항 213에 있어서,
    적어도 30℃ 이상의 온도에서 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  215. 청구항 213 또는 청구항 214에 있어서,
    적어도 50℃의 온도에서 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  216. 청구항 213 내지 청구항 215 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 100℃의 온도에서 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  217. 청구항 213 내지 청구항 216 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 200℃의 온도에서 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  218. 청구항 213 내지 청구항 217 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 100kPa의 압력으로 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  219. 청구항 213 내지 청구항 218 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 200kPa의 압력으로 상기 복수의 불연속 섬유 사이에 상기 땜납을 밀어넣는 단계를 포함하는, 방법.
  220. 청구항 209 내지 청구항 219 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재의 제 1 측면을 상기 땜납으로 덮는 단계를 포함하는, 방법.
  221. 청구항 209 내지 청구항 220 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유를 상기 땜납으로 적어도 부분적으로 둘러싸는 단계를 포함하는, 방법.
  222. 청구항 209 내지 청구항 221 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 265℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 방법.
  223. 청구항 209 내지 청구항 222 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납은 200℃ 이하의 용융 온도를 갖는, 방법.
  224. 청구항 209 내지 청구항 223 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 인듐을 포함하는, 방법.
  225. 청구항 209 내지 청구항 224 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 니켈을 포함하는, 방법.
  226. 청구항 209 내지 청구항 225 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 크롬을 포함하는, 방법.
  227. 청구항 209 내지 청구항 226 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 코발트를 포함하는, 방법.
  228. 청구항 209 내지 청구항 227 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 불연속 섬유는 탄소 섬유를 포함하는, 방법.
  229. 청구항 228에 있어서,
    상기 탄소 섬유는 94% 초과의 탄소 함량 및 적어도 200GPa의 모듈러스를 갖는, 방법.
  230. 청구항 228 또는 청구항 229에 있어서,
    상기 땜납은 상기 탄소 섬유와 반응하여 탄화물을 형성하는, 방법.
  231. 청구항 228 내지 청구항 230 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 전이 금속 탄화물을 포함하는, 방법.
  232. 청구항 228 내지 청구항 231 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화니켈을 포함하는, 방법.
  233. 청구항 228 내지 청구항 232 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화크롬을 포함하는, 방법.
  234. 청구항 228 내지 청구항 233 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화물은 탄화코발트를 포함하는, 방법.
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