TWI767966B - 含有軟鐵磁性顆粒材料之熱塑性聚合物複合物及其製作方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露關於包括一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料之聚合物複合物。該等聚合物複合物可例如用作為磁通量場方向性材料。本揭露亦關於製作本揭露之聚合物複合物(例如，聚合物複合物片材)之方法。在一實施例中，本揭露提供一種聚合物複合物，其包括：一熱塑性聚合物網絡結構；及一軟鐵磁性顆粒材料，該軟鐵磁性顆粒材料分布在該熱塑性聚合物網絡結構內。基於該聚合物複合物之總重量，該軟鐵磁性顆粒材料之重量分率可係介於0.80與0.98之間，及/或該熱塑性聚合物可具有介於5×104g/mol至5×107g/mol之間之一數目平均分子量。在某些例示性實施例中，該方法進一步包括與施加一壓縮力同時地施加一振動能(較佳地超音波能)至該聚合物複合物片材。

Description

含有軟鐵磁性顆粒材料之熱塑性聚合物複合物及其製作方法
本發明大致上係關於包括一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料之聚合物複合物。該等聚合物複合物可例如用作為磁通量場方向性材料。本發明亦係關於製作本揭露之聚合物複合物之方法。
所屬領域已揭露可用於改變磁場的各種複合物。此類複合物描述於例如下列專利中：美國專利第5,827,445號、第5,828,940號及第9,105,382 B2號、及美國專利公開案第2005/0012652 A1號及第2006/0099454 A1號。此外，所屬領域已揭露用於形成多孔聚合物材料之各種方法。此類複合物描述於例如美國專利第5,196,262號及第6,524,742 B1號中。
在一態樣中，本揭露提供一種聚合物複合物，其包括一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料，該軟鐵磁性顆粒材料 分布在該熱塑性聚合物網絡結構內，其中基於該聚合物複合物之總重量，軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係介於0.80與0.98之間，且該熱塑性聚合物具有介於5×104g/mol至5×107 g/mol之間之一數目平均分子量。
在另一態樣中，本揭露提供一種製作具有一第一主表面之聚合物複合物片材之方法，其包括：(i)提供具有介於5×104g/mol至5×107g/mol之間之一數目平均分子量之一熱塑性聚合物、該熱塑性聚合物可溶於其中之一溶劑、及一軟鐵磁性顆粒材料；(ii)混合該熱塑性聚合物、溶劑及軟鐵磁性顆粒材料以形成含有該軟鐵磁性顆粒材料之一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液；(iii)形成含有該軟鐵磁性顆粒之該熱塑性聚合物-溶劑溶液成為一片材；(iv)誘導該熱塑性聚合物與該溶劑之相分離；及(v)移除該溶劑之至少一部分，藉此形成具有一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料之一聚合物複合物片材，該軟鐵磁性顆粒材料分布在該熱塑性聚合物網絡結構內，其中基於該聚合物複合物片材之總重量，軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係自0.80與0.98。
可選地，該方法進一步包括與施加一壓縮力同時地施加一振動能至該聚合物複合物片材。較佳地，該振動能係超音波能。
已概述本揭露之例示性實施例之各種態樣及優點。上述發明內容並非意欲說明本揭露的各個所闡述實施例所或提出某些例示性實施例的所有實作。下列圖式及實施方式更具體地例示說明使用本文揭示之原理的某些較佳實施例。
配合附圖，思考如下所述本揭露各個實施例之實施方式，可更完整地理解本揭露，其中：圖1展示根據本揭露之一例示性實施例之一例示性聚合物複合物的截面SEM影像。
圖2展示根據本揭露之一例示性實施例之圖1之例示性聚合物複合物已緻密化之後的該聚合物複合物之一截面SEM影像。
重複使用說明書及圖式中之參考元件符號，目的是要呈現本揭露相同或類同之特徵或元件。圖式未必按照比例繪製。
應理解的是，所屬技術領域中具有通常知識者可擬出許多其他修改及實施例，其等仍屬於本揭露原理之範疇及精神。除非另有具體說明，本文中所用之所有科學及技術用語具有所屬技術領域中所通用的意義。本文所提出的定義是要增進對於本文常用之某些用語的理解，並不是要限制本揭露的範疇。
對於下文所定義用語的詞彙，這些定義應適用於整份申請書，除非在申請專利範圍或說明書中的別處提供不同定義。
詞彙
以一具體層為參考之用語「鄰接(adioining)」意指與另一層接合或附接至另一層，在位置上其中兩個層彼此緊鄰(即，相 鄰)且直接接觸，或彼此接近但不直接接觸(即，存在一或多個額外層介於兩個層之間)。
針對所揭示之塗佈物品中之各種元件的位置使用定向用語，諸如「在...頂部上(atop)」、「在...上(on)」、「在...上方(over)」、「覆蓋(covering)」、「最上(uppermost)」、「下伏(underlying)」、及類似用語時，係指元件相對於水平設置、面向上基材之相對位置。然而，除非另有說明，基材或物品在製造期間或之後應具有任何特定空間定向非係所意欲的。
為描述本揭露之物品之一層相對於一基材或另一元件的位置而使用用語「外塗佈(overcoated)」，係指該層在該基材或另一元件之頂上，但不必接近於該基材或該另一元件。
為描述一層相對於其他層的位置而使用用語「由…分開(separated by)」，係指該層係定位於兩個其他層之間，但不必接近於或相鄰於任一層。
關於數值或形狀的用語「約(about)」或「近似(approximately)」係意指+/-五百分比之該數值或屬性或特性，但明確地包含該確切數值。例如，「約」1 Pa-sec之黏度係指自0.95至1.05 Pa-sec之黏度，而且亦明確地包含確切1 Pa-sec之黏度。同樣地，「實質上正方形」周長意欲描述具有四個側向邊緣之幾何形狀，其中各側向邊緣之長度為任何其他側向邊緣之長度的自95%至105%，而且亦包含各側向邊緣具有完全相同長度的幾何形狀。除非另有所指，否則 本說明書及實施例中所有表達量或成分的所有數字、屬性之測量及等等，在所有情形中都應予以理解成以用語「約(about)」進行修飾。
關於屬性或特性的用詞「實質上(substantially)」意指該屬性或特性的展現程度大於該屬性或特性之相對者的展現程度。例如，「實質上」透明之基板係指所透射的輻射(例如，可見光)多於未能透射者(例如，吸收及反射)之基材。因此，透射入射在其表面上之多於50%可見光的基材係實質上透明，而透射入射在其表面上之50%或更少可見光的基材係非實質上透明。
如本說明書及隨附實施例中所用者，單數形式「一(a/an)」及「該(the)」包括複數的指涉，除非內容另有清楚指定。因此，例如，對於含有「一化合物(a compound)」之細纖維之參照包含二或更多種化合物之混合物。如本說明書及所附實施例中所使用者，用語「或(or)」通常是用來包括「及/或(and/or)」的意思，除非內文明確地另有指示。
本說明書中提及的「一個實施例(one embodiment)」、「特定實施例(certain embodiments)」、「一或多個實施例(one or more embodiments)」或「一實施例(an embodiment)」，不管是否在「實施例」之前加上「例示性」，都表示與該實施例連結描述的特定部件、結構、材料或特性都包括在本發明某些例示性實施例的至少一個實施例之內。如此，在本說明書中許多地方出現的片語，例如「在一或多個實施例中(in one or more embodiments)」、「在某些實施例中(in certain embodiments)」、「在一個實施例中(in one embodiment)」或「在一實 施例中(in an embodiment)」，並不必然參照本發明某些例示性實施例的相同實施例。更進一步，該等特定特徵、結構、材料、或特性可在一或多個實施例中用任何合適的方式結合。
本揭露之例示性實施例可具有各種修改及改變，而不悖離本揭露之精神及範疇。因此，應理解本揭示之實施例不受限於以下說明之例示性實施例，而是由申請專利範圍及任何其均等者所提限制所管制。
待解決問題之說明
持續需要在各式各樣電子裝置(包括但不限於行動/手持裝置，諸如，手機、平板電腦、電子遊戲、筆記型電腦及類似者)內包括新及改善之功能性，例如無線充電。隨著對於在這些攜帶型電子裝置中新增功能性之需求成長，在這些裝置內用於對應組件之可用空間減少。此外，這些新及改善之功能性引起供電給這些裝置所需要之電池容量需求增加。結果，對於較高無線充電(WPC)能力的需要正在成長。
無線充電係最近新增至行動/手持裝置之功能之一。與WPC相關之一個典型需求係需要集中及/或引導一磁場至在電子裝置內之一特定部位，而屏蔽其他區免於該磁場。一通量場方向性材料(FFDM)可用於此目的。一FFDM可引導該磁通量密度通過本身且通過WPC裝置之接收器線圈，藉此防止該通量到達金屬組件(諸如電池殼體)附近。隨著與充電電子裝置電池相關之電力需求增加，例 如，較高電力及增加之電力傳送率的需求，該FFDM必須能夠集中及重導向磁通量之增加量。
歸因於許多電子裝置設計，進一步需要使FFDM容易地經組態以裝配在裝置內之所欲空間中。在此方面，可撓性材料係所欲的。然而，目前最常使用之FDDM材料(鐵氧體片材)傾向於係剛性及非撓性。
此外，非晶或奈米晶體帶(奈米帶(nano-ribbon))具有重導向高磁通量密度之能力，但併入於消費者電子裝置中係更昂貴的。該等奈米帶亦受限於較低頻率應用，此係歸因於該等奈米帶的相對高電導性且導致感應損耗渦流。鐵氧體片材受限於相對低飽和磁通量密度且非常難以在無毀損情況中在製造中定形狀、轉換、或處置。因此，較佳地，使用傳統複合物材料用於無線電力傳送。然而，歸因於處理限制，在目前複合物材料中之所需磁性片(magnetic flake)之最大裝載位準僅係約50體積百分比，限制目前複合物材料在高電力傳送應用中的效用。
再者，如與例如鐵氧體相比較，目前所採用之用以產生複合物材料之程序導致一較高成本材料。儘管成本缺點，已採用複合物材料用於低電力傳送率(約5W)之一些FDDM應用。然而，這些材料具有侷限及重導向在新世代裝置中之較高電力傳送率(15W及以上)所需要之較高通量密度的有限能力。此外，由於WPC協定涉及較高頻率(在一些情況中，超過1MHz)，FFDM將必須符合目前複合物材料未達成的更嚴格材料需求(例如，較低電阻率)。總體而言， 需要能夠改善形成特性(例如，改善可撓性)、增加電力傳送位準及較低成本之至少一者之經改善FDDM材料。
現將特別參照該等圖式說明本揭示的各個例示性實施例。本揭示之例示性實施例可有各種修改及改變，而不悖離本揭示之精神及範疇。因此，應理解本揭示之該等實施例不受限於以下所述的例示性實施例，而是由該等申請專利範圍及任何其均等者所提限制所管制。
因此，在一例示性實施例中，本揭露提供一種獨特聚合物複合物，其能夠用作為例如具有改善效能之一FDDM。本揭露之聚合物複合物包括一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料，該軟鐵磁性顆粒材料分布在該熱塑性聚合物網絡結構內。
製作聚合物複合物(其包括含有該軟鐵磁性顆粒材料之一熱塑性聚合物-溶劑混合物之一誘導相分離)之獨特方法允許在該聚合物複合物內之該軟鐵磁性顆粒材料之非常高裝載量(至多約80體積百分比)及低聚合物含量(至低約4重量百分比)，此係歸因於在製作程序期間形成該熱塑性聚合物網絡結構。因此，可使用近似100微米厚膜之該聚合物複合物達成一高飽和磁通量密度(例如，0.67T)，其將使這些聚合物複合物能夠改善電子裝置之高功率無線充電能力。包括一熱塑性聚合物網絡結構之複合物之獨特結構亦實現改善本揭露之聚合物複合物之可撓性及形成特性。
在一實施例中，本揭露提供一種聚合物複合物，其包括一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料，該軟鐵磁性顆粒材 料分布在該熱塑性聚合物網絡結構內，其中基於該聚合物複合物之總重量，軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係介於0.80與0.98之間，且該熱塑物具有介於5×104g/mol至5×107g/mol之間之一數目平均分子量。該熱塑性聚合物網絡結構可係視為一3維網狀結構。
該熱塑性聚合物網絡結構固有地係多孔性且可具有一連續多孔網絡結構。在一些實施例中，該熱塑性聚合物網絡結構之至少一部分係一連續熱塑性聚合物網絡結構。在一些實施例中，至少10體積百分比、至少30體積百分比、至少50體積百分比、至少70體積百分比、至少90體積百分比、至少95體積百分比或甚至整個熱塑性聚合物網絡結構係一連續熱塑性聚合物網絡結構。
應注意，該聚合物複合物之與分布在該熱塑性聚合物網絡結構內之該軟鐵磁性顆粒材料相關聯之體積部分不視為該熱塑性聚合物網絡結構之部分。在一些實施例中，該軟鐵磁性顆粒材料均勻分布在該熱塑性聚合物網絡結構內。在一些實施例中，當該軟鐵磁性顆粒材料係一各向異性軟鐵磁性顆粒材料時，該各向異性軟鐵磁性顆粒材料可隨機分布在該熱塑性聚合物網絡結構內。「隨機(random)」意指顆粒材料無關於其各向異性的之定向。在一些實施例中，當該軟鐵磁性顆粒材料係一各向異性軟鐵磁性顆粒材料時，該各向異性軟鐵磁性顆粒材料可均勻且隨機分布在該熱塑性聚合物網絡結構內。
在一些實施例中，當該軟鐵磁性顆粒材料係一各向異性軟鐵磁性顆粒材料時，該各向異性軟鐵磁性顆粒材料可經分布使得該各向異性軟鐵磁性顆粒材料在該熱塑性聚合物網絡結構內經定向。在 一些實施例中，當該軟鐵磁性顆粒材料係一各向異性軟鐵磁性顆粒材料時，該各向異性軟鐵磁性顆粒材料可經均勻分布使得該各向異性軟鐵磁性顆粒材料在該熱塑性聚合物網絡結構內經定向。
現在參照圖式，圖1展示本揭露之一例示性聚合物複合物之一截面之一SEM顯微照片。圖1之聚合物複合物包括呈片形式之軟鐵磁性顆粒材料，該片具有在約30微米至約100微米之範圍之一長度尺寸與大致上自約1微米至約5微米之一厚度。該片之該長度尺寸大致上平行於該聚合物複合物之頂部表面。由於該影像係屬於一截面，該片似乎是大致上彼此平行延行之針狀物體。在該等片之間觀察該熱塑性聚合物網絡結構，且該熱塑性聚合物網絡結構包括複數個互連熱塑性纖維。
在此例示性實施例中，該等熱塑性纖維大致上具有自約5微米至約15微米之一長度且具有大致上自約1微米至約3微米之一厚度(即，寬度)。基於用以製作圖1之聚合物複合物之程序(其涉及含有該軟鐵磁性顆粒材料之一熱塑性聚合物-溶劑混合物之誘導相分離、後續接著萃取該溶劑)，圖1中所展示之熱塑性聚合物網絡結構係一連續熱塑性聚合物網絡結構。
在一些實施例中，該熱塑性聚合物網絡結構包括複數個互連熱塑性纖維。該互連熱塑性纖維可直接黏附至該軟鐵磁性顆粒材料之表面且用作為用於該軟鐵磁性顆粒材料之一黏合劑，即，在一些實施例中，該熱塑性聚合物網絡結構係用於該軟鐵磁性顆粒材料之一黏合劑。
不欲受到理論的束縛，咸認為，與一習知複合物材料(即，不含該熱塑性聚合物網絡結構之複合物)相比較，熱塑性聚合物網絡結構之形成給出本揭露之聚合物複合物之改善可撓性，同時實現較高質量/體積裝載量之軟鐵磁性顆粒材料。令人驚訝地，在終端用途應用中，此獨特構造實現更好的處置特性，此很可能歸因於該熱塑性聚合物網絡結構之更可撓性本質，同時具有作為一磁性FFDM之改善效能，此很可能歸因於獲得在該聚合物複合物內較高裝載量之該軟鐵磁性顆粒材料的能力。
為了增加本揭露之聚合物複合物之磁性FFDM特性，希望增加在該聚合物複合物中之該軟鐵磁性顆粒材料之量。在一些實施例中，基於該聚合物複合物之總重量，軟鐵磁性顆粒材料之重量分率可介於0.80與0.98之間、介於0.85及0.97之間、或甚至介於0.90與0.96之間。在一些實施例中，基於該聚合物複合物之總體積，軟鐵磁性顆粒材料之體積分率可介於0.10與0.80之間、介於0.20與0.80之間、介於0.30與0.80之間、介於0.10與0.75之間、介於0.20與0.75之間、介於0.30與0.75之間、介於0.10與0.70之間、介於0.20與0.70之間、或甚至介於0.30與0.70之間。
此外，為了增加本揭露之聚合物複合物之磁性FFDM特性，希望具有一高密度之一聚合物複合物。可依各式各樣方式達成增加該聚合物複合物之密度，包括但不限於：使用一較高密度軟鐵磁性顆粒材料；在該聚合物複合物中使用較高重量分率之該軟鐵磁性顆 粒材料；及/或緻密化該聚合物複合物之該熱塑性聚合物網絡結構之一部分。
本揭露之聚合物複合物之獨特結構提供傳統複合物不具備的緻密化該聚合物複合物之一替代手段，此係因為可藉由施加一壓縮力或拉張力之至少一者，壓實本揭露之聚合物複合物之該熱塑性聚合物網絡結構，藉此緻密化該聚合物複合物。雖然可達成高密度，但是可在產生該熱塑性聚合物網絡結構之該熱塑性聚合物之塑性變形的一溫度進行該緻密化程序，其允許該熱塑性聚合物網絡結構之一小部分繼續保持。
此程序產出具有增強FFDM特性之一高密度材料(與非壓實聚合物複合物相比較)，同時仍維持與該熱塑性聚合物網絡結構之可撓性相關聯之改善處置特性。通常，不希望在將熔化該熱塑性聚合物網絡結構之一溫度壓實該熱塑性聚合物網絡結構，此係因為此會導致該熱塑性聚合物網絡結構之損失。在一些實施例中，該聚合物複合物不暴露於高於該熱塑性聚合物之玻璃轉移溫度之一溫度。
在一些實施例中，該聚合物複合物不暴露於高於該熱塑性聚合物之熔化溫度之一溫度。在一些實施例中，當二或更多種熱塑性聚合物類型用於該熱塑性聚合物時，該聚合物複合物不暴露於高於該熱塑性聚合物之最高玻璃轉移溫度之一溫度。在一些實施例中，當二或更多種熱塑性聚合物類型用於該熱塑性聚合物時，該聚合物複合物不暴露於高於該熱塑性聚合物之最高熔化溫度之一溫度。
圖2展示已壓實熱塑性聚合物網絡結構之後之圖1之一例示性聚合物複合物之一截面SEM影像。與圖1相比較，該聚合物複合物已緻密化，其中該軟鐵磁性磁性顆粒(在此實施例中，軟鐵磁性顆粒片材料)被壓縮在一起。該等片之間之間距已顯著縮減。
與圖1相比較，圖2之熱塑性聚合物網絡結構顯著縮減，此係歸因於藉由施加一壓縮力而壓實該熱塑性聚合物網絡結構。在導致該熱塑性聚合物網絡結構之塑性變形之一溫度進行該壓縮力之施加。雖然已形成一高密度聚合物複合物，然而在圖2中，該熱塑性聚合物網絡結構之小區域仍可辨別。
在一些實施例中，熱塑性聚合物網絡結構可經塑性變形。在一些實施例中，可藉由一壓縮力及一拉張力之至少一者而使熱塑性聚合物網絡結構經塑性變形。在一些實施例中，可僅藉由一壓縮力而使熱塑性聚合物網絡結構經塑性變形。在一些實施例中，可僅藉由一拉張力而使熱塑性聚合物網絡結構經塑性變形。
可透過各式各樣技術來判定該聚合物複合物之可撓性，諸如，一撓曲模數測試，或藉由檢驗該聚合物複合物之一片材圍繞具有一經界定半徑(即，一經界定曲率半徑)之一圓柱物體彎曲之能力。在一些實施例中，當該聚合物複合物呈具有介於20微米至300微米之間之一厚度之一片材之形式時，該聚合物複合物能彎曲以形成10mm、5mm或甚至3mm之一曲率半徑。在一些實施例中，當該聚合物複合物呈具有150微米之一厚度之一片材之形式時，該聚合物複合物能彎曲以形成10mm、5mm或甚至3mm之一曲率半徑。
在其中藉由至少一壓縮力而使該網絡結構經塑性變形之一些實施例中，可在施加壓縮力期間給予振動能。在這些實施例之一些中，該聚合物複合物片材呈不定(任何)長度之條狀物之形式，且當該條狀物通行通過一輥隙(nip)時執行該施加一壓縮力步驟。可在通行通過此類輥隙期間施加一拉張負荷。
例如，該輥隙可：形成於兩個輥之間，該兩個輥之至少一者施加振動能；形成於一輥與一桿之間，該輥與該桿之至少一者施加振動能；或形成於兩個桿之間，該兩個桿之至少一者施加振動能。可依一連續輥對輥方式，或依一分步驟重複方式，達成壓縮力及振動能之施加。
在某些實施例中，對定位於例如一板與一台板之間的具有一有限長度之一離散片材執行該施加一壓縮力步驟，該板與該台板之至少一者施加該振動能。
在一些實施例中，該振動能係在該超音波範圍，例如，20kHz，但其他範圍係視為合適的。當在施加壓縮力期間採用振動能時，可達成大於52體積%之粒子分率，同時仍獲得優異的磁性性質。可獲得含有不大於240A/m、或甚至200A/m之矯頑磁性之聚合物複合物片材。
當該聚合物複合物呈具有一第一主表面之一片材之形式時及當該軟鐵磁性磁性顆粒具有基於長度尺寸/厚度尺寸之大於1之至少一縱橫比(關於形狀(例如，片)之一各向異性顆粒)時，該熱塑 性聚合物網絡結構之變形(例如，塑性變形)可相對於該聚合物複合物之該第一主表面定向該軟鐵磁性磁性顆粒之該長度尺寸。
相對於該聚合物複合物片材之該第一主表面對齊或定向一各向異性軟鐵磁性磁性顆粒之長度尺寸可改善該聚合物複合物之FFDM特性。在一些實施例中，該聚合物複合物呈具有一第一主表面之一片材之形式及該軟鐵磁性顆粒材料係一軟鐵磁性顆粒片材料，各片具有一第一主表面及法向於該片之該第一主表面之一厚度，其中該等片之該等第一主表面之大多數經定向成在該聚合物複合物片材之相鄰第一主表面之至少25度內。
「大多數」意指該等片之該等第一主表面之該等片之至少50百分比經定向成在該聚合物複合物片材之相鄰第一主表面之至少25度內。在一些實施例中，該等片之該等第一主表面之至少30百分比、至少50百分比、至少70百分比、至少80百分比、至少90百分比、至少95百分比、至少98百分比或甚至100百分比經定向成在該聚合物複合物片材之相鄰第一主表面之至少25度、至少20度、至少15度或甚至至少甚至10度內。
在一些實施例中，該聚合物複合物呈具有一第一主表面及介於20微米與5000微米之間之一厚度之一片材之形式，及該軟鐵磁性顆粒材料係一軟鐵磁性顆粒片材料，各片具有一第一主表面及法向於該片之該第一主表面之一厚度，其中該等片之該等第一主表面之大多數經定向成在該聚合物複合物片材之相鄰第一主表面之至少25度內。
該聚合物複合物之密度可取決於所使用之軟鐵磁性顆粒材料之密度與量、該熱塑性聚合物之密度、及該熱塑性聚合物網絡結構之孔隙度而變化。大致上，該聚合物複合物之密度愈高，磁性性質(例如，FFDM特性)愈佳。
在一些實施例中，該聚合物複合物之密度係介於1.5g/cm3與6g/cm3之間、介於1.5g/cm3與5.5g/cm3之間、介於1.5g/cm3與3.0g/cm3之間、介於1.5g/cm3與2.5g/cm3之間、介於3.0g/cm3與6.0g/cm3之間、介於3.0g/cm3與5.5g/cm3之間、介於3.0g/cm3與5.0g/cm3之間、介於3.5g/cm3與6.0g/cm3之間、介於3.5g/cm3與5.5g/cm3之間、或甚至介於3.5g/cm3與5.0g/cm3之間。
該聚合物複合物之厚度(例如，一聚合物複合物片材之厚度)無特殊限制。然而，對於許多應用(例如，行動/手持電子裝置)，希望該聚合物複合物之此厚度(例如，一聚合物複合物片材之厚度)係低於5000微米、低於3000微米或甚至低於1000微米且高於20微米、40微米或甚至高於60微米。
在一些實施例中，該聚合物複合物之厚度(例如，一聚合物複合物片材之厚度)係介於20微米與5000微米之間、介於20微米與3000微米之間、介於20微米與1000微米之間、介於20微米與500微米之間、介於20微米與300微米之間、介於40微米與5000微米之間、介於40微米與3000微米之間、介於40微米與1000微米之間、介於40微米與500微米之間、介於40微米與300微米之間、介於60微米與5000微米之間、介於60微米與3000微米之間、介於60 微米與1000微米之間、介於60微米與500微米之間、或甚至介於60微米與300微米之間。
影響聚合物複合物之磁性性質的聚合物複合物之態樣包括但不限於在聚合物複合物中所使用之軟鐵磁性顆粒材料之類型及量、顆粒形狀(例如，片)、及顆粒之定向(若形狀係各向異性)。該軟鐵磁性顆粒片材料之該等片之該等第一主表面相對於該聚合物複合物片材之該第一主表面之定向可導致增強該聚合物複合物片材之磁性性質。
「定向(orientation)」意指一片之第一主表面與複合物片材之第一主表面對齊。若片之第一主表面平行於聚合物複合物片材之第一主表面(即，介於一片之第一主表面與聚合物複合物之第一主表面之間之角度將係零度)，則會是完美對齊(即，完美定向)。
在一些實施例中，該聚合物複合物具有介於600mT至1000mT之間、介於600mT及900mT之間、介於700及100mT之間、或甚至介於700及900mT之間之一磁飽和感應。
在電磁學中，一材料在其本身內支撐一磁場之形成的能力稱為磁導率μ，且表示一材料可回應於一施加磁場而磁化的程度。相對磁導率係一材料之磁導率μ對自由空間(即，真空)之磁導率μo之比率。自由空間之磁導率μo，可界定為1.257×10-6H/m。
在一些實施例中，在1MHz之一頻率，本揭露之聚合物複合物之相對磁導率μ/μo之量值可大於70、大於150或甚至大於500。在一些實施例中，在介於50MHz至1000MHz之間之一頻率， 該相對磁導率之量值大於70、大於150或甚至大於500。在一些實施例中，在介於50MHz至300MHz之間之一頻率，該相對磁導率之量值大於70、大於150或甚至大於500。
該聚合物複合物包括一熱塑性聚合物，其將形成為一熱塑性聚合物網絡結構。該熱塑性聚合物無特殊限制。因此，在一些實施例中，該熱塑性聚合物包括但不限於下列之至少一者：聚胺甲酸酯、聚酯(例如，聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯及聚乳酸)、聚醯胺(例如，耐綸6、耐綸6,6及多胜肽(polypetide))、聚醚(聚氧化乙烯及聚氧化丙烯)、聚碳酸酯(雙酚-A-聚碳酸酯)、聚醯亞胺、聚碸、聚苯氧化物、聚丙烯酸酯(例如，自含有丙烯酸酯官能基之單體之加成聚合所形成的熱塑性聚合物)、聚甲基丙烯酸酯(例如，自含有甲基丙烯酸酯官能基之單體之加成聚合所形成的熱塑性聚合物)、聚烯烴(聚乙烯及聚丙烯)、苯乙烯與苯乙烯基隨機及嵌段共聚物、氯化聚合物(聚氯乙烯)、氟化聚合物(聚二氟亞乙烯；四氟乙烯、六氟丙烯與二氟亞乙烯之共聚物；乙烯、四氟乙烯之共聚物；及六氟丙烯；及聚四氟乙烯)、以及乙烯及三氟氯乙烯之共聚物。
該熱塑性聚合物可係均聚物及共聚物之至少一者，例如，嵌段共聚物或隨機共聚物。在一些實施例中，該熱塑性聚合物係二或更多種熱塑性聚合物類型之混合物，例如，聚乙烯及聚丙烯之混合物或聚乙烯及聚丙烯酸酯之混合物。在一些實施例中，該聚合物可係聚乙烯(例如，超高分子量聚乙烯)、聚丙烯(例如，超高分子量聚丙烯)、聚乳酸、聚(乙烯-共-三氟氯乙烯)及聚二氟亞乙烯之至少一 者。在一些實施例中，該熱塑性聚合物係一單一熱塑性聚合物，即，不係二或更多種熱塑性聚合物類型之混合物。
該熱塑性聚合物之分子量無特殊限制，惟必須具有足夠高之一分子量以允許與一溶劑相分離導致形成該網絡結構除外。通常，此可需要該熱塑性聚合物之數目平均分子量大於5×104g/mol。在一些實施例中，該熱塑性聚合物之數目平均分子量可介於5×104g/mol至5×107g/mol之間、介於5×104g/mol至1×107g/mol之間，介於5×104g/mol至5×106g/mol之間、介於1×105g/mol至1×107g/mol之間、介於1×105g/mol至5×106g/mol之間、介於1×106g/mol至1×107g/mol之間、介於3×106g/mol至1×107g/mol之間、介於5×106g/mol至1×107g/mol之間、介於1×106g/mol至5×107g/mol之間、介於3×106g/mol至5×107g/mol之間、介於5×106g/mol至5×107g/mol之間、或甚至介於1×106g/mol至5×106g/mol之間。
具有超高分子量之熱塑性聚合物可尤其實用。在一些實施例中，超高分子量界定為具有至少3×106g/mol之一數目平均分子量之一熱塑性聚合物。可藉由所屬領域中的已知技術測量數目平均分子量，包括但不限於凝膠滲透層析術(GPC)。可在適用於該熱塑性聚合物的良好溶劑中、連同使用窄分子量分布聚合物標準品(例如，窄分子量分布聚苯乙烯標準品)進行GPC。
熱塑性聚合物大致上特性化為係部分結晶，展現一熔點。在一些實施例中，該熱塑性聚合物具有介於120℃至350℃之 間、介於120℃至300℃之間、介於120℃至250℃之間、或甚至介於120℃至200℃之間之一熔點。可藉由所屬領域中的已知技術測量該熱塑性聚合物之熔點，包括但不限於：運用一5mg至10mg樣本，依10℃/min之加熱掃描率，同時使該樣本處於氮氣氛圍下，在一示差掃描熱析法(DSC)測試中進行測量初始溫度。
透過包括混合該熱塑性聚合物與一適當溶劑以形成一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液、後續接著該熱塑性聚合物與該溶劑之相分離、且接著移除該溶劑之至少一部分的一程序，使該聚合物複合物之該熱塑性聚合物形成為一熱塑性聚合物網絡結構。一般搭配在相分離之前添加該軟鐵磁性顆粒材料至該混溶聚合物-溶劑溶液來進行此程序。可在該程序之該相分離步驟期間形成該熱塑性聚合物網絡結構。在一些實施例中，藉由一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液之一誘導相分離而產生該熱塑性聚合物網絡結構。
該熱塑性聚合物網絡結構固有地包括孔隙度，即，孔隙。孔隙度可係連續的，實現自該熱塑性聚合物網絡結構之一內部區域至該熱塑性聚合物網絡結構之一表面的流體連通及/或介於該熱塑性聚合物網絡結構之一第一表面與該熱塑性聚合物網絡結構之一相對第二表面之間的流體連通。
該熱塑性聚合物網絡結構之孔隙大小無特殊限制。在一些實施例中，該孔隙大小係在微米級，即，介於約1微米與1000微米之間。在一些實施例中，該孔隙大小係在奈米級，即，介於約10奈米與1000奈米之間。
在一些實施例中，該熱塑性聚合物網絡結構之平均或中值孔隙大小P係介於10奈米至1000微米之間、介於10奈米至500微米之間、介於10奈米至250微米之間、介於10奈米至100微米之間、介於10奈米至50微米之間、介於10奈米至25微米之間、介於100奈米至1000微米之間、介於50奈米至1000微米之間、介於50奈米至500微米之間、介於50奈米至250微米之間、介於50奈米至100微米之間、介於50奈米至50微米之間、介於50奈米至25微米之間、介於100奈米至1000微米之間、介於100奈米至500微米之間、介於100奈米至250微米之間、介於100奈米至100微米之間、介於100奈米至50微米之間、介於100奈米至25微米之間、介於250奈米至1000微米之間、介於250奈米至500微米之間、介於250奈米至250微米之間、介於250奈米至100微米之間、介於250奈米至50微米之間、或甚至介於250奈米至25微米之間。
可使用習知孔隙大小分析技術，包括截面之成像(例如，光學顯微鏡、掃描式電子顯微鏡或原子力顯微鏡)及使用適當軟體(例如，ImageJ軟體(開放原始碼軟體，可自例如http：//imagej.net線上取得)分析該影像，以統計地分析孔隙大小及孔隙大小分布。X光顯微術及水銀測孔、起泡點及毛細流動測孔術亦可用以分析孔隙大小及/或孔隙大小分布。
該熱塑性聚合物網絡結構之孔隙度之連續本質可促進自該熱塑性聚合物網絡結構移除溶劑。在本揭露中，用語「熱塑性聚合物網絡結構(thermoplastic polymer,network structure)」固有地意指熱 塑性聚合物網絡結構之孔隙度之至少一部分無液體及固體，例如，含有一或多種氣體(諸如空氣)。在一些實施例中，該熱塑性聚合物網絡結構之孔隙度之介於10體積百分比至100體積百分比之間、介於30體積百分比至100體積百分比之間、介於50體積百分比至100體積百分比之間、介於60體積百分比至100體積百分比之間、介於70體積百分比至100體積百分比之間、介於80體積百分比至100體積百分比之間、介於90體積百分比至100體積百分比之間、介於95體積百分比至100體積百分比之間、或甚至介於98體積百分比至100體積百分比無液體及固體，例如，含有一或多種氣體(諸如空氣)。
為了形成一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液，需要該溶劑以溶解該熱塑性聚合物。因此，基於此需求來選擇用於特定熱塑性聚合物的溶劑。該熱塑性聚合物-溶劑混合物可被加熱以促進該熱塑性聚合物溶解在該溶劑中。在該熱塑性聚合物已與該溶劑相分離之後，使用所屬領域中的已知技術自該熱塑性聚合物網絡結構移除該溶劑之至少一部分，包括蒸發該溶劑，或藉由一較低蒸氣壓力之第二溶劑萃取該溶劑，後續接著蒸發該第二溶劑。
在一些實施例中，自該熱塑性聚合物網絡結構移除該溶劑及第二溶劑(若使用)之至少10重量百分比至100重量百分比、至少30重量百分比至100重量百分比、至少50重量百分比至100重量百分比、至少60重量百分比至100重量百分比、至少70重量百分比至100重量百分比、至少80重量百分比至100重量百分比、至少90 重量百分比至100重量百分比、至少95重量百分比至100重量百分比或甚至至少98重量百分比至100重量百分比。
本揭露之聚合物複合物包括軟鐵磁性顆粒材料。描述鐵磁性顆粒材料中的用語「軟(soft)」具有在所屬領域中之其傳統意義，且係關於非磁性材料當放置在磁場(例如，弱磁場)內時變成磁性的之能力。當移除磁場時，該軟鐵磁性顆粒材料之感應磁將實質上消失，即，該材料可在一施加磁場中展現回復磁性。
在一些實施例中，該軟磁性顆粒材料之矯頑磁性係介於1A/m至1000A/m之間、介於10A/m至1000A/m之間、或甚至介於30A/m至1000A/m之間。在一些實施例中，該軟磁性顆粒材料之矯頑磁性小於或等於1000A/m。軟鐵磁性材料可具有窄磁滯迴圈(即，低值之矯頑磁場Hc)、高磁飽和感應、高磁導率，且於高頻率應用，希望具有低電導性以最小化渦電流電力損失。
在一些實施例中，該軟鐵磁性顆粒材料可包括下列之至少一者：鐵，包括但不限於Fe-Cr合金、Fe-Si合金(包括但不限於Fe-Si-Al(其係自可以商標名稱鋁矽鐵粉(SENDUST)購自Tianjin Ecotech Trade Co.,Ltd.,Tianjin,China)及Fe-Si-Cr,)、FeCoB、Fe基非晶合金、奈米晶體Fe基氧化物、及奈米晶體Fe基氮化物；鎳基合金，包括但不限於Ni-Fe合金及Ni-Si合金；CoNbZr；及硼基非晶合金。
該軟鐵磁性顆粒材料之形狀無特殊限制，然而，片形狀顆粒可係特別有利。片可係視為不規則形狀之板狀結構、具有一第一 主表面及第二主表面以及一厚度，該厚度實質上法向於該第一主表面及第二主表面之至少一者。在一些實施例中，該軟鐵磁性顆粒材料係一軟鐵磁性顆粒片材料，各片具有一第一主表面及一最大厚度T，該最大厚度法向於該片之該第一主表面。
該軟鐵磁性顆粒片材料之該等片之特徵可在於一中值直徑D50(其與一長度尺寸L相關)及一最大厚度T。在一些實施例中，該軟鐵磁性顆粒材料可係一各向異性軟鐵磁性顆粒材料。一各向異性軟鐵磁性顆粒之縱橫比可界定為中值直徑D50(如藉由例如粒徑分析所判定)除以該各向異性顆粒之最大厚度(如藉由例如自影像分析所判定)。
對於一組特定軟鐵磁性顆粒材料，可採用該最大厚度之值作為中值之值Tm。比率D50/Tm係中值縱橫比。在一些實施例中，中值縱橫比D50/Tm係介於5/1至1000/1之間、介於10/1至1000/1之間、介於20/1至1000/1之間、介於5/1至500/1之間、介於10/1與至500/1之間、介於20/1至500/1之間、介於5/1至200/1之間、介於10/1至200/1之間、或甚至介於20/1至200/1之間。
在一些實施例中，可採用一片之影像長度Li(如在該聚合物複合物之一截面影像中所觀察及測量)作為該片之長度，及可採用一片之影像厚度Ti作為一片之最大厚度(如在該聚合物複合物之一截面影像中所觀察及測量)。該影像可係例如一光學顯微照片或SEM。對於一組特定軟鐵磁性顆粒片材料，使用標準統計分析方法，可採用Li及Ti之值作為一子組片之平均值Lia(平均影像長度)及 Tia(平均影像厚度)。在一些實施例中，Lia/Tia係介於5/1與1000/1之間、介於10/1與1000/1之間、介於20/1與1000/1之間、介於5/1與500/1之間、介於10/1與500/1之間、介於20/1與500/1之間、介於5/1與200/1之間、介於10/1與200/1之間、或甚至介於20/1與200/1之間。
在一些實施例中，D50係介於5微米至5000微米之間、介於5微米至1000微米之間、介於5微米至500微米之間、介於5微米至200微米之間、介於10微米至5000微米之間、介於10微米至1000微米之間、介於10微米至500微米之間、介於10微米至200微米之間、介於25微米至5000微米之間、介於25微米至1000微米之間、介於25微米至500微米之間、或甚至介於25微米至200微米之間。
在一些實施例中，該軟鐵磁性顆粒片材料之該等片具有一中值直徑D50，及該熱塑性聚合物網絡結構具有一平均孔隙大小P，且D50>2P。在一些實施例中，D50係介於25微米至5000微米之間，P係介於50奈米至25微米之間，且D50>2P。在一些實施例中，D50係介於10微米至5000微米之間，P係介於50奈米至25微米之間，且D50>2P。在一些實施例中，D50係介於25微米至5000微米之間，P係介於50奈米至25微米之間，且D50>4P。在一些實施例中，D50係介於10微米至5000微米之間，P係介於50奈米至25微米之間，且D50>4P。在一些實施例中，D50係介於25微米至5000微米之間，P係介於50奈米至25微米之間，且D50>6P。在一 些實施例中，D50係介於10微米至5000微米之間，P係介於50奈米至25微米之間，且D50>6P。
本揭露亦提供一種製作具有一第一主表面之聚合物複合物片材之方法，其包括：(i)提供具有介於5×104g/mol至5×107g/mol之間之一數目平均分子量之一熱塑性聚合物、該熱塑性聚合物可溶於其中之一溶劑、及一軟鐵磁性顆粒材料；(ii)混合該熱塑性聚合物、溶劑及軟鐵磁性顆粒材料以形成含有該軟鐵磁性顆粒材料之一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液；(iii)形成含有該軟鐵磁性顆粒之該熱塑性聚合物-溶劑溶液成為一片材；(iv)誘導該熱塑性聚合物與該溶劑之相分離；及(v)移除該溶劑之至少一部分，藉此形成具有一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料之一聚合物複合物片材，該軟鐵磁性顆粒材料分布在該熱塑性聚合物網絡結構內，其中基於該聚合物複合物片材之總重量，軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係自0.80與0.98。
該溶劑經選擇使得在一特定溫度，該溶劑能夠溶解該熱塑性聚合物且形成一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液。加熱該溶液至一高溫可促進該熱塑性聚合物之溶解。
在一些實施例中，在介於20℃至300℃之間、介於20℃至250℃之間、介於20℃至200℃之間、介於20℃至150℃之間、介於40℃至300℃之間、介於40℃至250℃之間、介於40℃至200℃之間、介於40℃至150℃之間、介於60℃至200℃之間、或甚至介於60℃至150℃之間之溫度進行該混合步驟。
可在該混合步驟之開始時、在該熱塑性聚合物被溶解之前、在該熱塑性聚合物被溶解之後或在其等之間之任何時間，添加該軟鐵磁性顆粒材料。可為有利的是，在該聚合物被完全溶解且已形成該混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液之後，添加該軟鐵磁性顆粒材料，以最小化該軟鐵磁性顆粒材料所暴露之剪切力量，此係因為剪切力會導致該軟鐵磁性顆粒材料大小分布變更。
該溶劑(例如，一第一溶劑)無特殊限制，惟該溶劑必須經選擇使得該溶劑形成一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液除外。該溶劑可係二或更多種個別溶劑之一摻合物。在一些實施例中，當該熱塑性聚合物係一聚烯烴(例如，聚乙烯及聚丙烯之至少一者)時，該溶劑可選自下列之至少一者：礦物油、四氫萘、十氫萘、1,2-二氯苯、環己烷-甲苯混合物、十二烷、石蠟油、煤油、對二甲苯/環己烷混合物(1/1 wt./wt.)、崁烯、1,2,4三氯苯、辛烷、橙油、植物油、蓖麻油及棕櫚仁油。在一些實施例中，當該熱塑性聚合物係聚二氟亞乙烯時，該溶劑可係碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯及1,2,3-三乙醯氧基丙烷(1,2,3-triacetoxypropane)之至少一者。
可藉由蒸發來移除該溶劑，高蒸氣壓力溶劑尤其適合此移除方法。然而，若該第一溶劑具有一低蒸氣壓力，則高蒸氣壓力之一第二溶劑可用以萃取該第一溶劑，後續接著蒸發該第二溶劑。例如，在一些實施例中，當礦物油用作為一第一溶劑時，高溫(例如，約60℃)之異丙醇或甲基壬氟丁醚(C4F9OCH3)、乙基-壬氟丁醚(C4F9OC2H5)、及反-1,2-二氯乙烯之一摻合物(可以商標名稱NOVEC 72DE購自3M Company,St.Paul,Minnesota)可用作為一第二溶劑以萃取該第一溶劑，後續接著蒸發該第二溶劑。
在一些實施例中，當植物油或棕櫚仁油之至少一者用作為該第一溶劑時，高溫(例如，約60℃)之異丙醇可用作為該第二溶劑。在一些實施例中，當碳酸伸乙酯用作為該第一溶劑時，水可用作為該第二溶劑。
在混合該熱塑性聚合物、溶劑及軟鐵磁性顆粒材料以形成含有該軟鐵磁性顆粒材料之一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液之後，含有該軟鐵磁性顆粒材料之該混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液形成為一片材。
通常在誘導相分離步驟之前進行形成含有該軟鐵磁性顆粒之該熱塑性聚合物-溶劑溶液成為一片材。可藉由所屬領域中的已知技術進行該形成成為一片材步驟，包括但不限於：刮刀塗佈；輥塗佈，例如，通過一經界定輥隙之輥塗佈；及擠壓，例如，擠壓通過一模具，例如，擠壓通過具有適當片材尺寸(即，模具間隙之寬度及厚度)之一模具。在一實施例中，含有該軟鐵磁性顆粒材料之該混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液具有膏狀一致性且藉由擠壓(例如，擠壓通過一模具，例如，擠壓通過具有適當片材尺寸(即，模具間隙之寬度及厚度)之一模具)而形成成為一片材。
在形成含有該軟鐵磁性顆粒之該熱塑性聚合物-溶劑溶液成為一片材之後，接著允許該熱塑性聚合物相分離。藉由誘導該熱 塑性聚合物之相分離來進行相分離。數種技術可用以誘導相分離，包括但不限於熱誘導相分離及溶劑誘導相分離之至少一者。
在一些實施例中，該誘導相分離步驟包括熱誘導相分離及溶劑誘導相分離之至少一者。熱誘導相分離可發生在進行誘導相分離之溫度低於該熱塑性聚合物、溶劑及軟鐵磁性顆粒材料之該混合步驟之混合溫度時。此可藉由下列而達成：若在接近室溫進行該混合步驟，則冷卻含有該軟鐵磁性顆粒材料之該混溶聚合物-溶劑溶液；或藉由首先加熱含有該軟鐵磁性顆粒材料之該混溶聚合物-溶劑溶液至一高溫(在混合期間或混合之後)，後續接著降低含有該軟鐵磁性顆粒材料之該混溶聚合物-溶劑溶液的溫度，藉此誘導該熱塑性聚合物之相分離。在這兩種情況中，該冷卻步驟將導致該熱塑性聚合物與該溶劑之相分離。
可藉由添加一第二溶劑(對於該熱塑性聚合物而言不佳之溶劑)至含有該軟鐵磁性顆粒材料之該混溶聚合物-溶劑溶液來進行溶劑誘導相分離，或可藉由移除含有該軟鐵磁性顆粒材料之該混溶聚合物-溶劑溶液之該溶劑之至少一部分(例如，蒸發含有該軟鐵磁性顆粒材料之該混溶聚合物-溶劑溶液之該溶劑之至少一部分)，藉此誘導該熱塑性聚合物之相分離，而達成溶劑誘導相分離。
可採用相分離技術(例如，熱誘導相分離及溶劑誘導相分離)之組合。熱誘導相分離可係有利的，此係因為當在高溫時進行該混合步驟，熱誘導相分離亦促進該熱塑性聚合物之溶解。
在一些實施例中，在低於該混台步驟溫度之介於5℃至300℃之間、低於該混合步驟溫度之介於5℃至250℃之間、低於該混合步驟溫度之介於5℃至200℃之間、低於該混合步驟溫度之介於5℃至150℃之間、低於該混合步驟溫度之介於15℃至300℃之間、低於該混合步驟溫度之介於15℃至250℃之間、低於該混合步驟溫度之介於15℃至200℃之間、低於該混合步驟溫度之介於15℃至130℃之間、或甚至低於該混合步驟溫度之介於25℃至110℃之間之一溫度進行該誘導相分離步驟。
在誘導相分離之後，自該聚合物複合物移除該溶劑之至少一部分，藉此形成具有一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料之一聚合物複合物片材，該軟鐵磁性顆粒材料分布在該熱塑性聚合物網絡結構內，其中基於該聚合物複合物片材之總重量，軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係自0.80與0.98。
可藉由蒸發來移除該溶劑，高蒸氣壓力溶劑尤其適合此移除方法。然而，若該第一溶劑具有一低蒸氣壓力，則高蒸氣壓力之一第二溶劑可用以萃取該第一溶劑，後續接著蒸發該第二溶劑。在一些實施例中，自該熱塑性聚合物網絡結構移除該溶劑之至少10重量百分比至100重量百分比、至少30重量百分比至100重量百分比、至少50重量百分比至100重量百分比、至少60重量百分比至100重量百分比、至少70重量百分比至100重量百分比、至少80重量百分比至100重量百分比、至少90重量百分比至100重量百分比、至少95重 量百分比至100重量百分比或甚至至少98重量百分比至100重量百分比。
在該誘導相分離之後或在該移除該溶劑步驟之至少一部分之後，所形成之熱塑性聚合物網絡結構可被壓實以緻密化該聚合物複合物。此可藉由施加一壓縮力及一拉張力之至少一者至該聚台物複合物(例如，一聚合物複合物片材)而達成。在一些實施例中，製作該聚合物複合物之該方法進一步包括在該移除該溶劑步驟之後，施加一壓縮力及一拉張力之至少一者，藉此緻密化該聚合物複合物片材。
可藉由所屬領域中的已知技術施加一壓縮力及一拉張力之至少一者。例如，可藉由迫使該聚合物複合物(例如，聚合物複合物片材)通過一對壓輥之輥隙(例如，壓延，該等輥具有小於該聚合物複合物之厚度的一間隙設定)而達成一壓縮力。不同於不具有一熱塑性聚合物網絡結構之習知複合物，可取決於該熱塑性聚合物網絡結構被壓實之程度(例如，在先前壓縮力實例中，相對於聚合物複合物厚度的輥隙厚度)，來控制該聚合物複合物之最終密度。
在另一實例中，可經由一拉幅程序施加一拉張力至該聚合物複合物(例如，聚合物複合物片材)。不同於不具有一熱塑性聚合物網絡結構之習知複合物，可取決於該熱塑性網絡結構被壓實之程度(例如，在先前拉張力實例中，在該拉幅程序中，該聚合物複合物片材之拉伸量)，來控制該聚合物複合物之最終密度。
當使用一各向異性軟鐵磁性顆粒材料時，用以製作該聚合物複合物(例如，聚合物複合物片材)及/或用以壓實該聚合物複合 物以緻密化該聚合物複合物的程序亦可定向該軟鐵磁性顆粒材料(例如，軟鐵磁性顆粒片材料)。當該聚合物複合物呈具有一第一主表面之一聚合物複合物片材之形式時，製作一聚合物複合物之方法可進一步包括定向該各向異性軟鐵磁性顆粒材料，使得該各向異性軟鐵磁性顆粒材料之最大長度尺寸經定向成在該聚合物複合物片材之相鄰第一主表面之至少25度內、在至少20度內、在至少15度內或甚至在至少10度內。
在一些實施例中，該各向異性軟鐵磁性顆粒材料之最大長度尺寸可經定向成在用以製作聚合物複合物片材之程序之機器方向。當該聚合物複合物呈具有一第一主表面之一聚合物複合物片材之形式且該軟鐵磁性顆粒材料係軟鐵磁性顆粒片材料時，各片具有一第一主表面，製作一聚合物複合物之方法可進一步包括定向該軟鐵磁性顆粒片材料，使得該等片之該等第一主表面之大多數經定向成在該聚合物複合物片材之相鄰第一主表面之至少25度內、在至少20度內、在至少15度內或甚至在至少10度內。在一些實施例中，該軟鐵磁性顆粒片材料之該等第一主表面可經定向成在用以製作聚合物複合物片材之程序之機器方向。
例示性實施例清單
本揭露之優選擇實施例(select embodiments)包括但不限於下列： 在一第一實施例中，本揭露提供一種聚合物複合物，其包含：一熱塑性聚合物網絡結構；及一軟鐵磁性顆粒材料，該軟鐵磁性顆粒材料分布在該熱塑性聚合物網絡結構內，其中基於該聚合物複合物之總重量，該軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係介於0.80與0.98之間，且該熱塑性聚合物具有介於5×104g/mol至5×107g/mol之間之一數目平均分子量。
在一第二實施例中，本揭露提供如第一實施例之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物具有介於1×105g/mol至1×107g/mol之間之一數目平均分子量。
在一第三實施例中，本揭露提供如第一實施例之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物具有介於1×106g/mol至5×106g/mol之間之一數目平均分子量。
在一第四實施例中，本揭露提供如第一至第三實施例中任一者之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物網絡結構經塑性變形。
在一第五實施例中，本揭露提供如第四實施例之聚合物複合物，其中藉由一壓縮力及一拉張力之至少一者而使該熱塑性聚合物網絡結構經塑性變形。
在一第六實施例中，本揭露提供如第一至第五實施例中任一者之聚合物複合物，其中基於該聚合物複合物之總重量，該軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係介於0.85與0.97之間。
在一第七實施例中，本揭露提供如第一至第六實施例中任一者之聚合物複合物，其中基於該聚合物複合物之總重量，該軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係介於0.90與0.96之間。
在一第八實施例中，本揭露提供如第一至第七實施例中任一者之聚合物複合物，其中該聚合物複合物之密度係自1.5g/cm3與6g/cm3。
在一第九實施例中，本揭露提供如第一至第八實施例中任一者之聚合物複合物，其中該聚合物複合物之密度係介於1.5g/cm3與5.5g/cm3之間。
在一第十實施例中，本揭露提供如第一至第九實施例中任一者之聚合物複合物，其中該軟鐵磁性顆粒材料係一軟鐵磁性顆粒片材料，各片具有一第一主表面及法向於該片之該第一主表面之一厚度。
在一第十一實施例中，本揭露提供如第十實施例之聚合物複合物，其中該軟鐵磁性顆粒片材料之該等片具有一中值直徑D50及一中值最大厚度Tm，且中值縱橫比D50/Tm係介於5/1至1000/1之間。
在一第十二實施例中，本揭露提供如第十或第十一實施例之聚合物複合物，其中該軟鐵磁性顆粒片材料之該等片具有中值直徑D50，及該熱塑性聚合物網絡結構具有一中值孔隙大小P，且D50>2P。
在一第十三實施例中，本揭露提供如第十二實施例之聚合物複合物，其中D50係介於25微米至5000微米之間，且P係介於50奈米至25微米之間。
在一第十四實施例中，本揭露提供如第一至第十三實施例中任一者之聚合物複合物，其中該軟鐵磁性顆粒材料係下列之至少一者：Fe-Cr合金、Fe-Si合金、FeCoB、Fe基非晶合金、奈米晶體Fe基氧化物、及奈米晶體Fe基氮化物、鎳基合金、CoNbZr及硼基非晶合金。
在一第十五實施例中，本揭露提供如第一至第十四實施例中任一者之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物包括下列之至少一者：聚胺甲酸酯、聚酯、聚醯胺、聚醚、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚碸、聚苯氧化物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚烯烴、苯乙烯與苯乙烯基隨機及嵌段共聚物、氯化聚合物、氟化聚合物，及乙烯與三氟氯乙烯之共聚物。
在一第十六實施例中，本揭露提供如第一至第十五實施例中任一者之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物具有自80℃至350℃之至少一熔點。
在一第十七實施例中，本揭露提供如第一至第十六實施例中任一者之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物具有介於120℃至300℃之間之至少一熔點。
在一第十八實施例中，本揭露提供如第一至第十七實施例中任一者之聚合物複合物，其中該聚合物複合物呈具有一第一主表面及介於20微米與5000微米之間之一厚度之一片材之形式。
在一第十九實施例中，本揭露提供如第十八實施例之聚合物複合物，其中該軟鐵磁性顆粒材料係一軟鐵磁性顆粒片材料，各片具有一第一主表面及法向於該片之該第一主表面之一厚度，其中該等片之該等第一主表面之大多數經定向成在該聚合物複合物片材之相鄰第一主表面之至少25度內。
在一第二十實施例中，本揭露提供如第一至第十九實施例中任一者之聚合物複合物，其中當該聚合物複合物呈具有介於20微米至300微米之間之一厚度之一片材之形式時，該聚合物複合物能夠彎曲以形成10mm之一曲率半徑。
在一第二十一實施例中，本揭露提供如第一至第二十實施例中任一者之聚合物複合物，其中該軟鐵磁性材料之矯頑磁性小於或等於1000A/m，可選地其中該軟鐵磁性材料之矯頑磁性係介於1A/m至1000A/m之間。
在一第二十二實施例中，本揭露提供如第一至第二十一實施例中任一者之聚合物複合物，其中磁飽和感應係介於600mT至1000mT之間。
在一第二十三實施例中，本揭露提供如第一至第二十二實施例中任一者之聚合物複合物，其中在1MHz之相對磁導率之量值大於70。
在一第二十四實施例中，本揭露提供如第一至第二十三實施例中任一者之聚合物複合物，其中藉由一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液之一誘導相分離而產生該熱塑性聚合物網絡結構，可選地，其中該誘導相分離係熱誘導相分離及溶劑誘導相分離之至少一者。
在一第二十五實施例中，本揭露提供如第一至第二十四實施例中任一者之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物網絡結構之孔隙度之介於10體積百分比至100體積百分比之間無液體及固體。
在一第二十六實施例中，本揭露提供如第一至第二十五實施例中任一者之聚合物複合物，其中基於該聚合物複合物之總體積，該軟鐵磁性顆粒材料之體積分率係介於0.10與0.75之間。
在一第二十七實施例中，本揭露提供如第一至第二十六實施例中任一者之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物網絡結構之孔隙度之介於10體積百分比至100體積百分比之間、介於30體積百分比至100體積百分比之間、介於50體積百分比至100體積百分比之間、介於60體積百分比至100體積百分比之間、介於70體積百分比至100體積百分比之間、介於80體積百分比至100體積百分比之間、介於90體積百分比至100體積百分比之間、介於95體積百分比至100體積百分比之間、或甚至介於98體積百分比至100體積百分比之間無液體及固體。
在一第二十八實施例中，本揭露提供一種製作具有一第一主表面之聚合物複合物片材之方法，其包含： 提供具有介於5×104g/mol至5×107g/mol之間之一數目平均分子量之一熱塑性聚合物、該熱塑性聚合物可溶於其中之一溶劑、及一軟鐵磁性顆粒材料；混合該熱塑性聚合物、溶劑及軟鐵磁性顆粒材料以形成含有該軟鐵磁性顆粒材料之一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液；形成含有該軟鐵磁性顆粒之該熱塑性聚合物-溶劑溶液成為一片材；誘導該熱塑性聚合物與該溶劑之相分離；及移除該溶劑之至少一部分，藉此形成具有一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料之一聚合物複合物片材，該軟鐵磁性顆粒材料分布在該熱塑性聚合物網絡結構內，其中基於該聚合物複合物片材之總重量，該軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係自0.80與0.98。
在一第二十九實施例中，本揭露提供如第二十八實施例之製作聚合物複合物片材之方法，其中該誘導相分離步驟包括熱誘導相分離及溶劑誘導相分離之至少一者。
在一第三十實施例中，本揭露提供如第二十八或第二十九實施例之製作聚合物複合物片材之方法，其中在介於20℃至300℃之間之溫度進行該混合步驟。
在一第三十一實施例中，本揭露提供如第二十八至第三十實施例中任一者之製作聚合物複合物片材之方法，其中在低於該混合步驟溫度之介於5℃至300℃之間之一溫度進行該誘導相分離步驟。
在一第三十二實施例中，本揭露提供如第二十八至第三十一實施例中任一者之製作聚合物複合物片材之方法，其中藉由擠壓、輥塗佈及刮刀塗佈之至少一者進行該形成步驟。
在一第三十三實施例中，本揭露提供如第二十八至第三十二實施例之製作聚合物複合物片材之方法，其進一步包含在該誘導相分離步驟之後或在該移除該溶劑步驟之後，施加一壓縮力及一拉張力之至少一者，藉此緻密化該聚合物複合物片材。
在一第三十四實施例中，本揭露提供如第二十八至第三十三實施例中任一者之製作聚合物複合物片材之方法，其中該軟鐵磁性顆粒材料係一軟鐵磁性顆粒片材料，各片具有一第一主表面及法向於該片之該第一主表面之一厚度。
在一第三十五實施例中，本揭露提供如第三十四實施例之製作聚合物複合物片材之方法，其進一步包含定向該軟鐵磁性顆粒片材料，使得該等片之該等第一主表面之大多數經定向成在該聚合物複合物片材之相鄰第一主表面之至少25度內。
在一第三十六實施例中，本揭露提供如第一至該第二十七實施例之聚合物複合物片材，其中粒子分率大於52體積%，且其中該聚合物複合物片材之矯頑磁性不大於240A/m。
在一第三十七實施例中，本揭露提供如第三十六實施例之聚合物複合物片材，其中該聚合物複合物片材之該矯頑磁性不大於200A/m。
在一第三十八實施例中，本揭露提供如第三十三實施例之製作聚合物複合物片材之方法，其進一步包含與施加一壓縮力同時地施加一振動能至該聚合物複合物片材。
本揭露之例示性實施例之作業將以下列詳細之實例予以進一步描述。所提供的這些實例係用於進一步說明各種特定及較佳的實施例及技術。然而，應理解的是，可做出許多變異及改良而仍在本揭露之範疇內。
實例
製備、緻密化及測試包括一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料之聚合物複合物。評估尺寸及電磁性質以及無線電力傳送效率，如下列實例中所展示。這些實例僅用於闡釋之目的，並非意圖限制隨附申請專利範圍之範疇。實例及說明書其餘部分中之所有份數、百分比、比率等皆依重量計，除非另有說明。
雖然本揭露之廣泛範疇內提出之數值範圍及參數係近似值，但盡可能準確地報告在特定實例中提出之數值。然而，任何數值本質上都含有在其各自測試測量中所見的標準偏差必然導致之某些誤差。起碼，至少應鑑於所記述之有效位數的個數，並且藉由套用普通捨入技術，詮釋各數值參數，但意圖不在於限制申請專利範圍範疇均等論之應用。
材料
除非另有說明，本說明書中之實例及其餘部分中的份數、百分率、比率等皆依重量計。所使用的溶劑及其他試劑可得自Sigma-Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI)，除非另行說明。此外，表1提供以下實例中所用之所有材料之縮寫及來源：
Figure 106144638-A0202-12-0041-1
測試方法
下述測試方法已被使用在評估本揭露之某些實例。
密度測量測試方法
乾燥聚合物複合物被切成近似8cm×20cm條狀物。一大條狀物切割成三個碎片，各碎片約6cm×7cm，用於遵循ASTM F-1315(初版：1990年；重新核准：2014年3月1日)標準進行密度測量。藉由用含有已知長度及寬度之一模具切割樣本來計算樣本面積。使用TMI Model 49-70精密測微檢定儀(可購自Testing Machines,Inc.New Castle,DE)測量膜厚度。自聚合物複合物之面積及厚度計算體積。最後，藉由使用一分析平衡儀測量膜質量。自該所測量之質量及體積計算密度。
運用組分之已知密度(PE密度=0.94g/cm3，MP1密度=6.9g/cm3)及實際組成物(PE=5wt%及MP1=95wt%)，計算無空隙之複合物之理論密度(孔隙度)。使用理論密度及所測量密度，空隙分率百分比計算為：空隙分率百分比=[1-(所測量密度/理論密度)]×100自所計算空隙分率，以體積為基礎如下計算MP1裝載量百分比：MP1裝載量百分比=[(Mp/ρp)/(Mp/ρp+Me/ρe)]×(1-空隙分率)×100
其中Mp及Me分別係在複合物中之MP1及PE之質量分率。相似地，ρp及ρe分別係MP1及PE之密度。
電磁性測試方法
I. 靜態磁性性質 ：在磁性測量之前，聚合物複合物樣本切成6mm圓盤。一Lake Shore Cryotronics(Westerville,Ohio)振動樣品磁力計7400-S用以記錄磁性磁滯迴圈(M-H曲線)。在該等樣本之平面中施加磁化場H。磁場跨度設定為H=±4kOe及在全飽和(|H|=4kOe)測量飽和 磁化Ms。按0.14Oe之步階測量磁化場H，及基於在相鄰於M=0之M-H曲線上的6個點，經由線性擬合在M=0之附近界定矯頑磁場Hc。
II. 動態磁性性質 ：聚合物複合物樣本被切成含有18mm之外部直徑及5mm之內部直徑的環。一Keysight Technologies(Santa Clara,California)磁性測試夾具16454A及阻抗計E4990A用以測量相對磁性磁導率μ r 之實部及虚部。根據Keysight 16454A手冊分析資料。
III. DC電性質 ：聚合物複合物樣本被切成平面外測量之18mm圓盤及用於平面內測量之~50×20mm條狀物。使用2400 Keithley Instruments(Cleveland,OH)電錶測量平面內DC電阻率及平面外DC電阻率。電流限制設定為150nA。使用方程式R=ρl/S計算電阻率ρ，其中R係所測量之電阻，1電流行進通過樣本之距離，及S係電流路徑之截面面積。
IV. AC電性質 ：使用微帶線測量平面內電阻率，其中聚合物複合物樣本係3mm×4mm條狀物。在0.3MHz至20MHz頻率範圍中執行測試。在該等樣本之平面中施加外部磁場H=1.6kOe以飽和樣本磁力 且最小化感應效應。使用Rohde & Schwarz(Munich,Germany)向量網絡分析器ZNB 20以測量該等樣本之電阻。使用6mm直徑樣本圓盤，使用Keysight Technologies(Santa Clara,California)介電測試夾具16453A及阻抗計E4990A，測量平面外電阻率。對於平面內測量及平面外測量兩者，使用方程式R=ρl/S計算電阻率，其中R係所測量之電阻，1電流行進通過樣本之距離，及S係電流路徑之截面面積。
無線電力傳送效率測試方法
藉由根據Qi-標準《無線充電聯盟(WPC)1.1規格》，在5瓦特測量總無線電力傳送系統效率(該線圈對線圈電力傳送效率)，評估聚合物複合物集中及重導向磁通量之有效性。對於這些測量，使用32mm×48mm之聚合物複合物樣本。
使用符合Qi-標準之5瓦特無線電力充電設計套組(Wurth Elektronik(Würth Elektronik GmbH & Co.KG,Germany)/Texas Instruments(Dallas,TX)Model：760308)自訂建置一測試系統。此設計套組包括一傳輸器線圈(Wurth Electronics型號：760308111)及一接收器線圈(Wurth Electronics型號：760308103202)。設備之組態如下：傳輸器線圈絕緣體(鐵氧體片材3mm×52mm×52mm)；傳輸器線圈，其置放在絕緣體之頂部上；2.4mm厚×70mm×70mm丙烯酸片材，其置放在傳輸器線圈之頂部上；接收器線圈，其置放在丙烯酸酯片材之頂部上，與傳輸器線圈垂直對齊；聚合物複合物樣本，其置放在接收器線圈之頂部上；及一近 似1mm厚×32mm×48mm不鏽鋼板(模擬電池殼體)，其置放在聚合物複合物樣本之頂部上。
藉由E3645A來自Agilent(Santa Clara,CA)之一DC電源供應器(在一恆定電壓模式中設定為5.0V)驅動該接收器線圈。使用運行於恆定電壓模式之DC電子負載BK Precision Corp.(Yorba Linda,California)8600監測所接收之電力。為了量化磁性複合物材料集中及引導磁感應之有效性，樣本置放在該接收器線圈之頂部上，及一近似1mm厚×32mm×48mm不鏽鋼板(模擬電池殼體)置放在該聚合物複合物樣本上方。自所測量之輸入電流及輸出電流以及在輸出電流設定在0.6Amp之情況中的電壓來計算無線電力傳送效率：
Figure 106144638-A0202-12-0045-2
實例製備
實例1聚合物複合物膜
個別稱重MP1粒子及PE以給定以重量計之95：5之總MP1對PE比率。接著，個別組份施配至Lancaster Mixture(K-Lab,Kercher Industries,Inc.,Lebanon,PA)之混合杯中。藉由依50%設定值旋轉混合杯及軸件兩者，將粉末乾摻合在一起達45分鐘。45分鐘之後，稱重礦物油(MO)以給定以重量計之63：37之固體(PE+MP1)對礦物油比率。
該礦物油緩慢施配至在頂部上之多孔埠，同時混合粉末。一旦施配所有礦物油，混合摻合物達再45分鐘以給定一厚膏狀一致性。接著，舀出摻合物至一5加侖(約19.5升)桶中。
使用含有流場控制板(X20 Graco Inc.Minneapolis,MN)之桶裝載器泵，將摻合物饋入至在約204℃之雙螺桿擠壓機(25mm共旋轉雙螺桿擠壓機，Berstorff,Germany)之開放筒區#2，該雙螺桿擠壓機連接至在177℃之8吋(20.3cm)滴落式模具(Nordson Extrusion Die Industries,Chippewa Falls,WI USA)。
在40℃之平滑轉盤澆鑄機上淬冷來自該模具之熱膜。該轉盤澆鑄機之速度經調整以產生具有約0.3mm至0.6mm厚之變化厚度之膜。接著，藉由在ES流體中浸透8吋(20.3cm)×18吋(45.7cm)膜三次且每次20分鐘，用ES流體萃取在這些膜中之礦物油。
後續，藉由將該膜吊掛在一通風櫃內而允許自各樣本蒸發ES流體。此產生實例1之聚合物複合物(實例1)，其接著用於使用上文所列之測試方法進一步特性化及緻密化。
圖1中展示實例1之聚合物複合物之一截面之一SEM影像。如在圖1中所見，在製備得到的樣本中的磁性片(在緻密化之前)被在相分離程序期間所產生的互相糾纏之聚合物纖維(熱塑性聚合物網絡結構)固持在一起。實例1具有一大空隙(孔隙度)分率。
實例2緻密化聚合物複合物膜
使實例1之一條狀物通行通過一壓延機器之壓輥，該壓延機器含有界定於該等壓輥之間之一固定間隙。該壓輥間隙經調整直到最終膜之厚度係近似150微米。此產生實例2之一緻密化聚合物複合物膜。
接著，此膜被切成6cm×7cm之小碎片且用於密度測量(上文所列之測試方法)及SEM分析。實例2(圖2)之緻密化樣本之SEM截面影像展示仍被聚合物纖維固持在一起的高度堆積片。然而，在緻密化程序期間大多數(孔隙度)被消除。
實例3超音波緻密化聚合物複合物膜
個別稱重MP1粒子及PE以給定以重量計之95：5之總MP1對PE比率。接著，個別組份施配至Lancaster Mixture(K-Lab,Kercher Industries,Inc.,Lebanon,PA)之混合杯中。藉由依50%設定值旋轉混合杯及軸件兩者，將粉末乾摻合在一起達45分鐘。45分鐘之後，稱重礦物油(MO)以給定以重量計之55.5：44.5之固體(PE+MP1)對礦物油比率。
該礦物油緩慢施配至在頂部上之多孔埠，同時混合粉末。一旦施配所有礦物油，混合摻合物達再45分鐘以給定一厚膏狀一致性。接著，舀出摻合物至一5加侖(約19.5升)桶中。
使用含有流場控制板(X20 Graco Inc.Minneapolis,MN)之桶裝載器泵，將摻合物饋入至在約204℃之雙螺桿擠壓機(25mm共旋轉雙螺桿擠壓機，Berstorff,Germany)之開放筒區# 2，該雙螺 桿擠壓機連接至在177℃之8吋(20.3cm)滴落式模具(Nordson Extrusion Die Industries,Chippewa Falls,WI)。
在40℃之平滑轉盤澆鑄機上淬冷來自該模具之熱膜。該轉盤澆鑄機之速度經調整以產生具有約0.3mm至0.6mm厚之變化厚度之膜。接著，藉由在ES流體中浸透8吋(20.3cm)×18吋(45.7cm)膜三次且每次20分鐘，用ES流體萃取在這些膜中之礦物油。後續，藉由將該膜吊掛在一通風櫃內而允許自各樣本蒸發ES流體。
使用具有一組壓輥之一超音波輔助壓延機器使材料之一1.5吋(3.8cm)寬條狀物緻密化，其中下部輥之水平軸在垂直軸固定，而一頂部輥之水平軸依20KHz超音波在垂直方向振動。藉由使用在一連續模式中之一型號DCX電源供應器(Branson Ultrasonics of Danbury,CT)供電給該超音波振動輥。
用於超音波輔助緻密化之線速係5呎/分鐘(152公分/分鐘，及間隙設定值設定在0.006吋(0.15mm)。使材料通行通過該等壓輥兩次，第一次在100%振幅(表示0.05mm峰對峰振幅)，接著在60%振幅。輥距間隙及振幅設定值經選擇以產生含有在150至200微米範圍中之一厚度之一最終膜。
此產生實例3之一緻密化聚合物複合物膜。接著，此膜被切成6cm×7cm之小碎片且用於密度測量(上文所列之測試方法)及磁性特性化。
結果
下列表2展示在實例1之前及實例2之緻密化之後，在膜中的鋁矽鐵粉片(MP1)之所測量厚度、密度、空隙分率、及體積裝載量。為了比較，這些參數用於CE-1，其具有含有聚胺甲酸酯作為一黏合劑的相同鋁矽鐵粉片。在實例2(緻密化聚合物複合物膜)中之裝載量顯著高於商業產品CE-1中之裝載量。藉由使實例1之一樣本多次通行通過該等壓輥及/或減小介於該壓延機器之該等輥隙之間之間隙，示範含有至多68%之較高體積裝載量之一100微米厚膜。
Figure 106144638-A0202-12-0049-3
表3展示實例膜之關鍵電磁性質[DC電阻率、在6.78MHz所測量之磁導率之實部(μ')與虛部(μ")、飽和磁化(Ms)、矯頑磁場(Hc)、及損耗正切(Tan(α))]。
Figure 106144638-A0202-12-0049-4
這些結果展示實例2之緻密化聚合物複合物膜之飽和磁化顯著高於CE-1之飽和磁化。
表4展示實例與比較例之各者的厚度及無線電力傳送效率。
Figure 106144638-A0202-12-0050-5
雖然本說明書已詳細描述某些例示性實施例，但將瞭解所屬技術領域中具有通常知識者在理解前文敘述後，可輕易設想出這些實施例的替代、變化、及等同物。因此，應瞭解，本發明並不受限於上面揭示的該等例示實施例。
如本說明書中所使用，以端點敘述之數字範圍包括所有歸於該範圍內的數字(例如，1至5包含1、1.5、2、2.75、3、3.8、4及5)。因此，除非另有相反指示，在前述說明書、及隨附實施例清單及下列申請專利範圍所提出的數值參數，可依據所屬技術領域中具有通常知識者運用本揭露的教示而欲獲得之理想特性而有所變化。起碼，至少應鑑於有效位數的個數，並且藉由套用普通捨入技術，詮釋各數值參數，但意圖不在於限制所主張實施例範疇均等論之應用。
更進一步地說，在本文中所提及的全部公開案與專利皆全文以引用方式併入本文中，其引用程度就如同將各個各別公開案或專利明確並且各別地指示以引用方式併入本文中。已描述各種例示性實施例。這些及其他實施例係在以下申請專利範圍的範疇之內。

Claims (18)

  1. 一種聚合物複合物，其包含：一熱塑性聚合物網絡結構；及一軟鐵磁性顆粒材料，該軟鐵磁性顆粒材料分布在該熱塑性聚合物網絡結構內，其中基於該聚合物複合物之總重量，軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係介於0.80與0.98之間，且該熱塑性聚合物具有介於5×104g/mol至5×107g/mol之間之一數目平均分子量。
  2. 如請求項1之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物網絡結構經塑性變形，視情況其中藉由一壓縮力及一拉張力之至少一者而使該熱塑性聚合物網絡結構經塑性變形。
  3. 如請求項1之聚合物複合物，其中該聚合物複合物之密度係自1.5g/cm3及6g/cm3。
  4. 如請求項1之聚合物複合物，其中該軟鐵磁性顆粒材料係一軟鐵磁性顆粒片材料，各片具有一第一主表面及法向於該片之該第一主表面之一厚度，視情況其中該軟鐵磁性顆粒片材料之該等片具有一中值直徑D50及一中值最大厚度Tm，且中值縱橫比D50/Tm係介於5/1至1000/1之間。
  5. 如請求項4之聚合物複合物，其中該軟鐵磁性顆粒片材料之該等片具有中值直徑D50，及該熱塑性聚合物網絡結構具有一中值孔隙大小P，且D50>2P，視情況其中D50係介於25微米至5000微米之間，且P係介於50奈米至25微米之間。
  6. 如請求項1之聚合物複合物，其中該軟鐵磁性顆粒材料係下列之至少一者：Fe-Cr合金、Fe-Si合金、FeCoB、Fe基非晶合金、奈米晶體Fe基氧化物、及奈米晶體Fe基氮化物、鎳基合金、CoNbZr及硼基非晶合金。
  7. 如請求項1之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物包括下列之至少一者：聚胺甲酸酯、聚酯、聚醯胺、聚醚、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚碸、聚苯氧化物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚烯烴、苯乙烯與苯乙烯基隨機及嵌段共聚物、氯化聚合物、氟化聚合物，及乙烯與三氟氯乙烯之共聚物。
  8. 如請求項1之聚合物複合物，其中該熱塑性聚合物具有介於120℃至200℃之間之至少一熔點。
  9. 如請求項1之聚合物複合物，其中該聚合物複合物呈具有一第一主表面及介於20微米與5000微米之間之一厚度之一片材之形式，視情況其中該軟鐵磁性顆粒材料係一軟鐵磁性顆粒片材料，各片具有一第一主表面及法向於該片之該第一主表面之一厚度，其中該等片之該等第一主表面之大多數經定向成在該聚合物複合物片材之相鄰第一主表面之至少25度內。
  10. 如請求項1之聚合物複合物，其中當該聚合物複合物呈具有介於20微米至300微米之間之一厚度之一片材之形式時，該聚合物複合物能夠彎曲以形成10mm之一曲率半徑。
  11. 如請求項1之聚合物複合物，其中該軟鐵磁性材料之矯頑磁性小於或等於1000A/m，或其中磁飽和感應係介於600mT至1000mT之間，或其中在1MHz之相對磁導率之量值大於70。
  12. 如請求項1之聚合物複合物，其中基於該聚合物複合物之總體積，軟鐵磁性顆粒材料之體積分率係介於0.10與0.80之間。
  13. 一種製作聚合物複合物片材之方法，該聚合物複合物片材具有一第一主表面，該方法包含：提供具有介於5×104g/mol至5×107g/mol之間之一數目平均分子量之一熱塑性聚合物、該熱塑性聚合物可溶於其中之一溶劑、及一軟鐵磁性顆粒材料；混合該熱塑性聚合物、溶劑及軟鐵磁性顆粒材料以形成含有該軟鐵磁性顆粒材料之一混溶熱塑性聚合物-溶劑溶液；將含有該軟鐵磁性顆粒之該熱塑性聚合物-溶劑溶液形成為一片材；誘導該熱塑性聚合物與該溶劑之相分離；及移除該溶劑之至少一部分，藉此形成具有一熱塑性聚合物網絡結構及一軟鐵磁性顆粒材料之一聚合物複合物片材，該軟鐵磁性顆粒材料分布在該熱塑性聚合物網絡結構內，其中基於該聚合物複合物片材之總重量，該軟鐵磁性顆粒材料之重量分率係自0.80與0.98，視情況其中該誘導相分離步驟包括熱誘導相分離及溶劑誘導相分離之至少一者。
  14. 如請求項13之製作聚合物複合物片材之方法，其中在介於20℃至300℃之間之溫度進行該混合步驟，視情況其中在低於該混合步驟溫度之介於5℃至300℃之間之一溫度進行該誘導相分離步驟。
  15. 如請求項13之製作聚合物複合物片材之方法，其中藉由擠壓、輥塗 佈及刮刀塗佈之至少一者進行該形成步驟。
  16. 如請求項13之製作聚合物複合物片材之方法，其進一步包含在該移除該溶劑步驟之後，施加一壓縮力及一拉張力之至少一者，藉此緻密化該聚合物複合物片材。
  17. 如請求項1之聚合物複合物，其中粒子分率大於52體積%，且其中該聚合物複合物片材之矯頑磁性不大於240A/m，視情況其中該聚合物複合物片材之矯頑磁性不大於200A/m。
  18. 如請求項13之製作聚合物複合物片材之方法，其進一步包含與施加一壓縮力同時地施加一振動能至該聚合物複合物片材，可選地其中該振動能係超音波能。
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