WO2022004679A1 - 複合材料、複合材料用予備成形体、及び複合材料を製造する方法 - Google Patents

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貴信 三村
哲弥 大塚
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Definitions

  • the present invention relates to a composite material, a preformed body for a composite material, and a method for manufacturing the composite material.
  • Patent Document 1 describes a sheet-shaped thermally conductive molded body containing a polymer matrix, a fibrous thermally conductive filler, and a powdered thermally conductive filler.
  • the fibrous thermally conductive filler and the powdered thermally conductive filler are dispersed in the polymer matrix.
  • the fibrous heat conductive filler is oriented in the thickness direction of the sheet-shaped heat conductive molded body.
  • the polymer matrix consists of a crosslinkable polymer compound in an uncrosslinked state.
  • the thermally conductive molded body has a plurality of pores. A part of the fibrous thermally conductive filler penetrates the thermally conductive molded body in the thickness direction thereof.
  • Patent Documents 2 to 5 describe foams containing a fibrous filler such as carbon fiber. Further, Patent Document 4 also describes a heat conductive foam sheet for electronic devices containing a scaly heat conductive filler.
  • the specific gravity of the heat conductive molded body described in Patent Document 1 exceeds 1.2, and the technique described in Patent Document 1 has room for reexamination from the viewpoint of reducing the weight of the material.
  • the specific gravity of the foams described in Patent Documents 2 to 5 is small, the thermal conductivity of these foams is low. Therefore, the techniques described in Patent Documents 2 to 5 have room for reexamination from the viewpoint of increasing the thermal conductivity of the material.
  • the present invention provides a novel composite material that is lightweight but has high thermal conductivity.
  • the present invention also provides a preformed composite material that is advantageous from the standpoint of producing such composite materials. Further, the present invention provides an advantageous method from the viewpoint of producing such a composite material.
  • the present invention A composite material with a porous structure
  • a base material containing an organic polymer and forming the porous structure The inside of the porous structure is provided with a heat conductive fiber fixed by the base material.
  • the thermal conductivity of the heat conductive fiber determined by the steady heat flow method at room temperature in the fiber axis direction is 10 W / (m ⁇ K) or more.
  • the density d [g / cm 3 ] of the composite material and the thermal conductivity ⁇ [W / (m ⁇ K)] of the composite material in a specific direction are d ⁇ 1.1, ⁇ > 1, and 4 ⁇ ⁇ /.
  • Provided is a composite material satisfying the condition of d ⁇ 100.
  • the thermal conductivity ⁇ is measured by one test piece and a symmetrical configuration method in accordance with the American Society for International Studies Standard (ASTM) D5470-01 (one-way heat flow steady method).
  • the present invention A composite material with a porous structure
  • a base material containing an organic polymer and forming the porous structure The inside of the porous structure is provided with a heat conductive fiber fixed by the base material.
  • the thermally conductive fiber extends from one end to the other end of the composite material in a particular direction of the composite material.
  • the present invention Base material containing organic polymer and The thermally conductive fibers fixed by the base material so as to extend along a specific direction, With a foaming agent dispersed in the base material, A preformed body for a composite material is provided.
  • the present invention A method for producing a composite material having a porous structure.
  • a base material containing an organic polymer is supplied around the heat conductive fibers.
  • the base material is foamed to form the porous structure.
  • the thermal conductivity of the heat conductive fiber determined by the steady heat flow method at room temperature in the fiber axis direction is 10 W / (m ⁇ K) or more.
  • a composite material with a porous structure A base material containing an organic polymer and forming the porous structure, The carbon fibers fixed by the base material inside the porous structure are provided.
  • the thermal conductivity ⁇ cf of the carbon fiber determined by the following formula (A) in the fiber axial direction at room temperature is 10 W / (m ⁇ K) or more.
  • the density d [g / cm 3 ] of the composite material and the thermal conductivity ⁇ [W / (m ⁇ K)] of the composite material in a specific direction are d ⁇ 1.1, ⁇ > 1, and 4 ⁇ ⁇ /.
  • the condition of d ⁇ 100 is satisfied.
  • the thermal conductivity ⁇ is measured by one test piece and a symmetrical configuration method in accordance with the American Society for International Studies Standard (ASTM) D5470-01 (one-way heat flow steady method).
  • ⁇ cf [W / (m ⁇ K)] 1272.4 / ER [ ⁇ m] -49.4 Equation (A)
  • ER is the electrical resistivity of the carbon fiber.
  • the above composite material is lightweight and has high thermal conductivity in a specific direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a composite material according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the composite material along plane II shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a method for manufacturing a composite material.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a heat dissipation structure including the composite material shown in FIG.
  • FIG. 5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the sample according to Example 1.
  • the present inventors have made extensive studies to develop a new composite material that is lightweight but has high thermal conductivity. As a result of a great deal of trial and error, the present inventors have newly found that in a composite material having a porous structure, it is possible to increase the thermal conductivity of the composite material in a specific direction while keeping the density of the composite material low. Find out and complete the invention.
  • FIGS. 1, 2, and 4 are orthogonal to each other.
  • the composite material 1 has a porous structure and has a large number of pores 13.
  • the composite material 1 includes a base material 11 and a heat conductive fiber 12.
  • the base material 11 contains an organic polymer and forms a porous structure.
  • the heat conductive fiber 12 is fixed by the base material 11 inside the porous structure.
  • the thermal conductivity of the heat conductive fiber 12 determined by the steady heat flow method at room temperature in the fiber axis direction is, for example, 10 W / (m ⁇ K) or more.
  • the steady heat flow method is, for example, the method described in Fujishiro et al., Low Temperature Engineering, Vol. 28, p. 533 (1993).
  • the normal temperature is 20 ° C ⁇ 15 ° C according to Japanese Industrial Standard JIS Z 8703.
  • the density d [g / cm 3 ] of the composite material 1 and the thermal conductivity ⁇ [W / (m ⁇ K)] of the composite material 1 in a specific direction are, for example, d ⁇ 1.1, ⁇ > 1, and 4 ⁇ .
  • the condition of ⁇ / d ⁇ 100 is satisfied.
  • the thermal conductivity ⁇ is measured by one test piece and a symmetrical configuration method in accordance with ASTM D5470-01 (one-way heat flow steady method).
  • the composite material 1 Since the density d and the thermal conductivity ⁇ satisfy the above conditions, the composite material 1 is lightweight and has a high thermal conductivity in a specific direction.
  • the density d means an apparent density.
  • the density d of the composite material 1 is not limited to a specific value as long as the above conditions are satisfied.
  • the density d is preferably 1.0 g / cm 3 or less, more preferably 0.9 g / cm 3 or less, and further preferably 0.8 g / cm 3 or less from the viewpoint of weight reduction of the composite material 1. Yes, especially preferably 0.7 g / cm 3 or less.
  • Density d is, for example 0.05 g / cm 3 or more, may also be 0.06 g / cm 3 or more, may also be 0.07 g / cm 3 or more, there at 0.08 g / cm 3 or more It may be 0.09 g / cm 3 or more, or 0.10 g / cm 3 or more.
  • the thermal conductivity ⁇ of the composite material 1 in a specific direction is not limited to a specific value as long as the above conditions are satisfied.
  • the thermal conductivity ⁇ is preferably 1.1 W / (m ⁇ K) or more, more preferably 1.2 W / (m ⁇ K) or more, and more preferably 1.3 W / (m ⁇ K) or more. It is particularly desirable that it is 1.4 W / (m ⁇ K) or more, and particularly preferably 1.5 W / (m ⁇ K) or more.
  • the thermal conductivity ⁇ is, for example, 20 W / (m ⁇ K) or less, may be 10 W / (m ⁇ K) or less, or may be 5 W / (m ⁇ K) or less.
  • the value of ⁇ / d is preferably 4.5 or more, more preferably 5.0 or more, and further preferably 5.5 or more.
  • the value of ⁇ / d may be 90 or less, 80 or less, 70 or less, 60 or less, 50 or less, or 40 or less. It may be 30 or less, 20 or less, or 15 or less.
  • the organic polymer contained in the base material 11 is not limited to a specific polymer.
  • the base material 11 contains, for example, at least one selected from the group consisting of a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, and rubber.
  • thermoplastic resins include low density polyethylene (LDPE), polyethylene (PE), polypropylene, ethylene- ⁇ -olefin copolymers such as ethylene-propylene copolymers, polymethylpentene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, and the like.
  • thermoplastic elastomers are ester-based thermoplastic elastomers, olefin-based thermoplastic elastomers, urethane-based thermoplastic elastomers, and styrene-based thermoplastic elastomers.
  • rubber are natural rubber or synthetic rubber.
  • synthetic rubbers are chloroprene rubber, ethylene propylene rubber, nitrile rubber, silicone rubber, and styrene butadiene rubber.
  • the base material 11 preferably contains a thermoplastic resin or a thermoplastic elastomer.
  • the heat conductive fiber 12 is easily impregnated with the organic polymer, and the desired porous structure can be easily obtained in the base material 11.
  • the melt mass flow rate (MFR) of the organic polymer contained in the base material 11 is not limited to a specific value. MFR is measured under the conditions of 190 ° C. and nominal load 2.16 kg according to Japanese Industrial Standards (JIS) K7210-1: 2014.
  • the MFR of the organic polymer is, for example, 1 g / 10 minutes to 100 g / 10 minutes.
  • JIS Japanese Industrial Standards
  • the MFR of the organic polymer is, for example, 1 g / 10 minutes to 100 g / 10 minutes.
  • "1 g / 10 minutes” may include a value that can be regarded as "1 g / 10 minutes" by rounding.
  • the MFR of the organic polymer may be 2 g / 10 minutes or more, or 3 g / 10 minutes or more.
  • the MFR of the organic polymer may be 90 g / 10 minutes or less, or 80 g / 10 minutes or less.
  • the MFR of the organic polymer may be 0.1 g / 10 min or more, 0.2 g / 10 min or more, 0.3 g / 10 min or more, 0. It may be 4 g / 10 minutes or more.
  • the composite material 1 has a porous structure.
  • the void ratio of the composite material 1 is not limited to a specific value as long as the density d and the thermal conductivity ⁇ satisfy the above conditions.
  • Composite material 1 has, for example, a void ratio of 30% to 95%. This makes it easy to reduce the weight of the composite material 1 and to have a desired mechanical strength.
  • the void ratio of the composite material 1 is preferably 31%, more preferably 33%, still more preferably 35% or more, and particularly preferably 40% or more.
  • the void ratio of the composite material 1 may be 90% or less, or may be 85% or less.
  • the pores 13 are formed as, for example, independent holes.
  • the pores 13 may be formed as continuous pores. As the holes 13, independent holes and continuous holes may coexist.
  • the thermal conductivity ⁇ of the composite material 1 is defined, for example, in the Z-axis direction shown in FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 2, the heat conductive fiber 12 extends, for example, along a specific direction (Z-axis direction). In other words, the plurality of thermally conductive fibers 12 extend in the same direction (Z-axis direction). As a result, the thermal conductivity ⁇ of the composite material 1 in a specific direction tends to increase.
  • the heat conductive fiber 12 extends from one end to the other end of the composite material 1 in a specific direction (Z-axis direction), for example.
  • the thermally conductive fiber 12 extends so as to penetrate the composite material 1 in a specific direction (Z-axis direction).
  • the composite material 1 is lightweight and has a high thermal conductivity in a specific direction.
  • the density d [g / cm 3 ] of the composite material 1 and the thermal conductivity ⁇ [W / (m ⁇ K)] of the composite material 1 in a specific direction are d ⁇ 1.1, ⁇ > 1, and 4.
  • the condition of ⁇ ⁇ / d ⁇ 100 may be satisfied, or other conditions may be satisfied.
  • the thermal conductivity of the heat conductive fiber 12 determined by the steady heat flow method at room temperature in the fiber axial direction may be 10 W / (m ⁇ K) or more, or 10 W / (m ⁇ K). ) May be less than.
  • the heat conductive fiber 12 has a higher thermal conductivity than that of the base material 11.
  • the thermal conductivity of the heat conductive fiber 12 determined by the steady heat flow method at room temperature in the fiber axial direction is 10 W / (m ⁇ K) or more as described above.
  • the thermal conductivity ⁇ of the composite material 1 in a specific direction tends to increase.
  • This thermal conductivity of the thermally conductive fiber 12 is preferably 20 W / (m ⁇ K) or more, and preferably 30 W / (m ⁇ K) or more.
  • the composite material 1 tends to have high thermal conductivity in a specific direction.
  • the thermal conductivity of the thermally conductive fiber 12 is, for example, 1000 W / (m ⁇ K) or less.
  • the specific gravity of the heat conductive fiber 12 is not limited to a specific value as long as the density d of the composite material 1 satisfies the above conditions.
  • the heat conductive fiber 12 has a specific gravity of, for example, 2.3 or less.
  • the specific gravity of the heat conductive fiber 12 is preferably 2.2 or less, more preferably 1.9 or less, still more preferably 1.8 or less, and particularly preferably 1.7 or less.
  • the specific gravity of the heat conductive fiber 12 is, for example, 0.9 or more, may be 1.0 or more, may be 1.1 or more, may be 1.2 or more, and may be 1.3. It may be more than or equal to 1.4, and may be 1.4 or more.
  • the heat conductive fiber 12 is not limited to a specific fiber.
  • An example of the thermally conductive fiber 12 is a carbon fiber or an organic polymer fiber.
  • Examples of organic polymer fibers are ultra-high molecular weight polyethylene fibers and polybenzazole fibers.
  • the thermally conductive fiber 12 is preferably a polybenzazole fiber. In this case, the thermally conductive fiber 12 tends to have good electrical insulation.
  • the heat conductive fiber 12 may be a carbon fiber.
  • the thermal conductivity ⁇ cf of the carbon fiber in the fiber axis direction at room temperature is, for example, 10 W / (m ⁇ K) or more.
  • This thermal conductivity ⁇ cf may be determined according to the steady heat flow method as described above, or may be determined by the following formula (A) instead of the steady heat flow method.
  • Either the thermal conductivity ⁇ cf determined according to the steady heat flow method or the thermal conductivity ⁇ cf determined by the formula (A) can be 10 W / (m ⁇ K) or more.
  • ER is the electrical resistivity of the carbon fiber.
  • thermal conductivity of carbon fibers can be estimated according to the formula (A) based on the correlation between the thermal conductivity of carbon fibers and the electric specific resistance.
  • ⁇ cf [W / (m ⁇ K)] 1272.4 / ER [ ⁇ m] -49.4 Equation (A)
  • the thickness of the heat conductive fiber 12 is not limited to a specific value as long as the thermal conductivity ⁇ of the composite material 1 in a specific direction satisfies the above conditions.
  • the thickness of the heat conductive fiber 12 is, for example, 30 ⁇ m or less.
  • the thickness of the heat conductive fibers 12 are likely to be uniformly present in the composite material 1, and the heat transfer characteristics and mechanical properties of the composite material 1 are less likely to vary spatially.
  • the thickness of the heat conductive fiber 12 may be 20 ⁇ m or less, or 16 ⁇ m or less.
  • the thickness of the heat conductive fiber 12 is, for example, 6 ⁇ m or more. This makes it easy to handle the heat conductive fiber 12 in the production of the composite material 1.
  • the thickness of the heat conductive fiber 12 may be 8 ⁇ m or more, or 10 ⁇ m or more.
  • the ratio of the volume of the organic polymer constituting the base material 11 to the total volume of the composite material 1 is not limited to a specific value.
  • the value is, for example, 5% by volume or more, 7% by volume or more, or 10% by volume or more.
  • the value is, for example, 50% by volume or less, and may be 45% by volume or less.
  • the ratio of the volume of the heat conductive fiber 12 to the total volume of the composite material 1 is not limited to a specific value.
  • the value is, for example, 1% by volume or more, may be 2% by volume or more, or may be 3% by volume or more.
  • the value is, for example, 30% by volume or less, and may be 25% by volume or less.
  • the shape of the composite material 1 is not limited to a specific shape. As shown in FIG. 1, the composite material 1 may have a plate shape. The composite material 1 may have a sheet shape, a strip shape, a strip shape, a block shape, or a columnar shape.
  • This method includes, for example, the following steps (I) and (II).
  • the base material 11a containing the organic polymer is supplied around the heat conductive fiber 12 in a state where the heat conductive fiber 12 is arranged so as to extend along a specific direction.
  • the base material 11a supplied in (I) is foamed to form a porous structure.
  • the heat conductive fibers 12 are arranged so as to extend along a specific direction. In other words, the plurality of thermally conductive fibers 12 are arranged so as to extend along the same direction. At this time, if necessary, the heat conductive fibers 12 are spread in a plane by opening the bundle of the heat conductive fibers 12.
  • the base material 11a containing the organic polymer is supplied around the heat conductive fiber 12. For example, a composite of the heat conductive fiber 12 and the base material 11a is formed into a predetermined shape, and a preformed body 1a for a composite material is obtained. In the preformed body 1a for a composite material, the heat conductive fiber 12 is fixed by the base material 11a. The foaming agent is dispersed in the base material 11a.
  • the foaming agent dispersed in the base material 11a is not limited to a specific foaming agent.
  • foaming agents are heat-expandable microcapsules and chemical foaming agents.
  • heat-expandable microcapsules for example, a liquid substance that is vaporized by heating is enclosed inside a shell of a thermoplastic resin.
  • the chemical foaming agent generates a predetermined gas by thermal decomposition.
  • chemical foaming agents include azodicarbonamide, benzenesulfonyl hydrazide, dinitrosopentamethylenetetramine, toluenesulfonyl hydrazide, 4,4-oxybis (benzenesulfonyl hydrazide) and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the method for producing the composite material 1 may further include, for example, a step of heat-pressing the heat conductive fiber 12 and the base material 11a in a state where the base material 11a is present around the heat conductive fiber 12. .. As a result, the organic polymer contained in the base material 11a is likely to be impregnated into the heat conductive fiber 12.
  • the MFR of the organic polymer measured under the conditions of 190 ° C. and a nominal load of 2.16 kg according to JIS K7210-1: 2014 is, for example, 1 g / 10 min to 100 g / min.
  • the base material 11a can be supplied in a desired state around the heat conductive fiber 12, and the heat conductive fiber 12 can be satisfactorily fixed by the base material 11a.
  • a plurality of preformed bodies 1a for composite materials are laminated as needed to form the laminated body 1c. If necessary, the laminate 1c is heat-pressed.
  • the base material 11a is foamed in the preformed body 1a for composite material.
  • the base material 11a foams due to the action of the foaming agent dispersed in the base material 11a.
  • FIG. 3 (e) a part of the product obtained after the foaming of the base material 11a is cut out as needed. In this way, as shown in FIG. 3 (f), the composite material 1 is obtained.
  • the use of the composite material 1 is not limited to a specific use.
  • the composite material 1 can be used to provide a heat dissipation structure.
  • the heat dissipation structure 3 includes a composite material 1 and a heating element 2.
  • the composite material 1 is attached to the surface of the heating element 2.
  • the heating element 2 is not limited to a specific heating element, and is, for example, a component or a housing of an electronic device.
  • the direction perpendicular to the boundary surface between the composite material 1 and the heating element 2 may correspond to a specific direction.
  • the heat conductive fiber 12 of the composite material 1 extends, for example, along a direction perpendicular to the interface between the composite material 1 and the heating element 2.
  • the thermal conductivity of the composite material 1 in a specific direction is higher than the thermal conductivity of the composite material 1 in the direction parallel to the interface between the composite material 1 and the heating element 2.
  • a test piece for measuring the thermal conductivity ⁇ was prepared from the samples according to each Example and each Comparative Example. Each test piece was plate-shaped and had a square shape of 20 mm square in a plan view. In each Example and Comparative Examples 1 and 2, the test piece had a thickness of 5000 ⁇ m. In Comparative Example 3, the thickness of the test piece was 1200 ⁇ m, in Comparative Example 4, the thickness of the test piece was 3000 ⁇ m, and in Comparative Example 5, the thickness of the test piece was 2000 ⁇ m.
  • polyparaphenylene / benzobis / oxazole (PBO) fibers or carbon fibers were extended along the thickness direction of the test pieces.
  • a silicone oil compound G-747 manufactured by Shinetsu Silicone Co., Ltd. was applied to both sides of each test piece to prepare a test block.
  • the thermal conductivity of the silicone oil compound was 0.90 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity measuring device TCM1001 manufactured by Lesca the thickness of each test piece according to the ASTM D5470-01 (one-way heat flow steady method), one test piece and the heat flow meter method in the symmetrical configuration method.
  • the thermal conductivity ⁇ in the direction was measured.
  • an upper rod having a heating block (80 ° C.) and a lower rod having a cooling block (20 ° C.) were used.
  • the test block was sandwiched between oxygen-free copper blocks, and the test block and the oxygen-free copper block were further sandwiched between the upper rod and the lower rod, and heat was passed in the thickness direction of the test piece.
  • the temperature difference [Delta] T S between the upper and lower surfaces of the test piece was determined according to the following equation (1) and (2).
  • [Delta] T C is the temperature difference between the upper and lower surfaces of the oxygen-free copper block.
  • q 1 is the heat flux [W / m 2 ] determined by the temperature gradient based on the temperature difference at the temperature points of the upper rod and the distance between those measurement points, and q 2 is the lower rod. It is a heat flux [W / m 2 ] determined by a temperature gradient based on the temperature difference at the temperature measurement points and the distance between the measurement points.
  • t b is the sum of the thicknesses of the oxygen-free copper blocks.
  • k b is the thermal conductivity of the oxygen-free copper block.
  • ⁇ T S ⁇ T C - (q S ⁇ t b) / k b formula (1)
  • q S (q 1 + q 2 ) / 2 equation (2)
  • the thermal conductivity ⁇ [W / (m ⁇ K)] in the thickness direction of the test piece was determined according to the following formula (3). The results are shown in Table 1.
  • t is the thickness of the test piece.
  • ⁇ q S ⁇ t / ⁇ T S- expression (3)
  • Example 1 A low-density polyethylene flowsen UF80 manufactured by Sumitomo Seika Chemical Co., Ltd. and a heat-expandable microcapsule FN-180D manufactured by Matsumoto Yushi Pharmaceutical Co., Ltd. were uniformly kneaded to obtain a kneaded product. In this kneaded product, the content of low-density polyethylene was 85% by mass, and the content of heat-expandable microcapsules was 15% by mass.
  • Frosen is a registered trademark of Sumitomo Seika Chemical Co., Ltd.
  • the MFR of the low density polyethylene Frosen UF80 measured at 190 ° C.
  • the kneaded product was formed into a sheet by hot pressing to obtain a base material sheet according to Example 1 having a thickness of 100 ⁇ m.
  • the base material sheet according to Example 1 had a rectangular shape in a plan view.
  • PBO fiber Zylon HM1992 manufactured by Toyobo Co., Ltd. was wound so that most of both sides of the base material sheet were covered, and a wound body was obtained.
  • the thickness of the PBO fiber was 12 ⁇ m.
  • the thermal conductivity of PBO fibers in the fiber axis direction at room temperature as determined by the steady heat flow method described in Fujishiro et al., Low Temperature Engineering, Vol. 28, p. 533 (1993) was 50 W / (m ⁇ K). .. "Zylon" is a registered trademark of Toyobo Co., Ltd.
  • the PBO fibers extended along a direction parallel to the pair of sides of the base sheet in plan view.
  • a pair of base metal sheets were laminated on both sides of the wound body to obtain a laminated body.
  • PBO fibers were wound so as to cover most of both sides of the laminate to obtain a wound body.
  • a pair of base metal sheets were laminated on both sides of the wound body, and PBO fibers were wound so as to cover most of both sides of the laminated body, and this was repeated a plurality of times to obtain a composite.
  • a preformed body was obtained.
  • the temperature was adjusted to be lower than the expansion start temperature of the heat-expandable microcapsules, and the pressure was adjusted so that the heat-expandable microcapsules would not be broken.
  • the preformed body was heated to a predetermined temperature to promote the thermal expansion of the heat-expandable microcapsules, and the base material sheet in the preformed body was foamed. As a result, a foam molded product was obtained. A plurality of pieces obtained by cutting out a part of this foam molded product into strips were arranged to obtain a plate-shaped sample according to Example 1.
  • the PBO fibers extended along the thickness direction of the sample.
  • the PBO fiber extended from one end to the other end in the thickness direction of the sample.
  • the ratios of the volume of low density polyethylene, the volume of PBO fibers, and the volume of pores to the total volume of the sample were 15%, 4%, and 81%, respectively.
  • FIG. 5 shows an SEM photograph of the sample according to Example 1. As shown in FIG. 5, a large number of pores were formed in the sample according to Example 1, and it was confirmed that the sample according to Example 1 had a porous structure.
  • Examples 2 to 7 The amount of base material sheet, the amount of PBO fiber, and the base material sheet so that the ratio of the volume of low-density polyethylene, the volume of PBO fiber, and the volume of pores to the total volume of the sample becomes the values shown in Table 1. Samples according to Examples 2 to 7 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the foaming conditions were adjusted.
  • Example 8> A mixture of random polypropylene WINTEC grade WFW4 manufactured by Japan Polypropylene Corporation and masterbatch MBF-260EVA50 containing heat-expandable microcapsules manufactured by Matsumoto Yushi Pharmaceutical Co., Ltd. is melt-kneaded with a single-screw extruder to obtain a kneaded product. rice field. In this kneaded product, the content of random polypropylene was 90% by mass, and the content of the masterbatch containing heat-expandable microcapsules was 10% by mass.
  • WINTEC is a registered trademark of Japan Polypropylene Corporation. The MFR of random polypropylene measured at 190 ° C.
  • PBO fiber Zylon HM1992 was wound so that most of both sides of the base material sheet were covered, and a wound body was obtained.
  • a pair of base metal sheets were laminated on both sides of the wound body to obtain a laminated body, and PBO fibers were wound so as to cover most of both sides of the laminated body, and this was repeated a plurality of times to obtain a composite.
  • a preformed body was obtained by heat-pressing this complex. In the heating press, the temperature was adjusted below the expansion start temperature of the heat-expandable microcapsules, and the pressure was adjusted so that the heat-expandable microcapsules would not be broken.
  • the pre-molded body was heated to a predetermined temperature to promote the thermal expansion of the heat-expandable microcapsules, and the base material sheet in the pre-molded body was foamed. As a result, a foam molded product was obtained. A plurality of pieces obtained by cutting out a part of this foam molded product into strips were arranged to obtain a plate-shaped sample according to Example 8.
  • the PBO fibers extended along the thickness direction of the sample.
  • the PBO fiber extended from one end to the other end in the thickness direction of the sample.
  • the ratios of the volume of random polypropylene, the volume of PBO fibers, and the volume of pores to the total volume of the sample were 33%, 7%, and 60%, respectively.
  • Example 9 A sample according to Example 9 was obtained in the same manner as in Example 8 except for the following points.
  • Asahi Kasei's low-density polyethylene Suntech F2270 was used instead of random polypropylene. Suntech is a registered trademark manufactured by Asahi Kasei Corporation.
  • the MFR of this low density polyethylene measured at 190 ° C. and nominal load 2.16 kg according to JIS K7210-1: 2014 was 7 g / 10 min.
  • the thickness of the base material sheet obtained by T-die molding was adjusted to 50 ⁇ m.
  • the number of windings of the PBO fiber was adjusted to a different number from that of Example 8.
  • the ratios of the volume of low density polyethylene, the volume of PBO fibers, and the volume of pores to the total volume of the sample were 18%, 4%, and 78%, respectively.
  • Example 10 In the same manner as in Example 9, a base material sheet having a thickness of 50 ⁇ m was obtained. This base material sheet was cut out into a rectangular shape. While unraveling the carbon fiber dialead K13916 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, which has the same length as the long side of the rectangular base material sheet, it is arranged so as to cover the entire surface of the base material sheet along the direction parallel to the long side. did. Dialead is a registered trademark of Mitsubishi Chemical Corporation. The thermal conductivity of the carbon fiber determined by the above formula (A) in the fiber axial direction at room temperature was 200 W / (m ⁇ K).
  • Another base material sheet cut out in a rectangular shape is laminated on the carbon fiber, and the base material sheet is unraveled on the carbon fiber K13916 having the same length as the long side of the rectangle along the direction parallel to the long side.
  • the operation of arranging the fibers so as to cover the entire surface of the fibers was repeated a predetermined number of times to obtain a complex.
  • a preformed body was obtained by heat-pressing this complex.
  • the preformed body was heated to a predetermined temperature to promote the thermal expansion of the heat-expandable microcapsules, and the base material sheet in the preformed body was foamed. As a result, a foam molded product was obtained.
  • a plurality of pieces obtained by cutting out a part of this foam molded product into strips were arranged to obtain a plate-shaped sample according to Example 10.
  • the ratios of the volume of low density polyethylene, the volume of carbon fibers, and the volume of pores to the total volume of the sample were 29%, 10%, and 61%, respectively.
  • Example 11 Low-density polyethylene F2270 and chemical foaming agent uniform AZ # 1100-I manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd. were melt-kneaded using a co-rotating twin-screw extruder ZSK32Mc18 manufactured by Coperion Co., Ltd. to obtain a kneaded product.
  • the screw diameter ⁇ was 32 mm and the L / D was 53.
  • the ratio of the content of the chemical foaming agent to the content of the low density polyethylene was 6/100 on a mass basis.
  • This kneaded product was melt-kneaded using a single-screw extruder to obtain a base metal sheet having a thickness of 25 ⁇ m by T-die molding.
  • the temperature was adjusted to be lower than the foaming temperature of the chemical foaming agent.
  • the base material sheet was irradiated with an electron beam under the conditions of an acceleration voltage of 150 kV and a dose of 50 kGy.
  • PBO fiber Zylon HM1992 was wound so that most of both sides of the base material sheet were covered, and a wound body was obtained.
  • a pair of base metal sheets were laminated on both sides of the wound body to obtain a laminated body, and PBO fibers were wound so as to cover most of both sides of the laminated body, and this was repeated a plurality of times to obtain a composite.
  • a preformed body was obtained by heat-pressing this complex. In the heating press, the temperature was adjusted below the foaming temperature of the chemical foaming agent.
  • the preformed body was heated to a predetermined temperature to promote the foaming of the chemical foaming agent, and the base material sheet in the preformed body was foamed. As a result, a foam molded product was obtained. A plurality of pieces obtained by cutting out a part of this foam molded product into strips were arranged to obtain a plate-shaped sample according to Example 11. The ratios of the volume of low density polyethylene, the volume of PBO fibers, and the volume of pores to the total volume of the sample were 62%, 5%, and 33%, respectively.
  • Sumitomo Chemical's metallocene-based low-density polyethylene Sumikasen EPCU7002 and Eiwa Kasei Kogyo's chemical foaming agent Vinihole AC # 93 are melt-kneaded using the same-direction rotary twin-screw extruder TEX30 ⁇ manufactured by Japan Steel Works. And got a kneaded product.
  • the screw diameter ⁇ was 32 mm and the L / D was 53.
  • the ratio of the content of the chemical foaming agent to the content of the low density polyethylene was 6/100 on a mass basis.
  • This kneaded product was melt-kneaded using a single-screw extruder to obtain a base metal sheet having a thickness of 75 ⁇ m by T-die molding. In T-die molding, the temperature was adjusted to be lower than the foaming temperature of the chemical foaming agent.
  • "Sumikasen” is a registered trademark of Sumitomo Chemical Co., Ltd.
  • the base material sheet was irradiated with an electron beam under the conditions of an acceleration voltage of 200 kV and a dose of 50 kGy.
  • This base material sheet was cut out into a rectangular shape.
  • PBO fiber Zylon HM1992 having the same length as the long side of the rectangular base material sheet was arranged so as to cover the entire surface of the base material sheet along the direction parallel to the long side.
  • Another base material sheet cut out in a rectangular shape is laminated on the PBO fiber, and PBO fibers of the same length as the rectangle are arranged on the PBO fiber so as to cover the entire surface of the base material sheet along the direction parallel to the long side.
  • the above operation was repeated a predetermined number of times to obtain a complex.
  • a preformed body was obtained by heat-pressing this complex. In the heating press, the temperature was adjusted below the foaming temperature of the chemical foaming agent.
  • the preformed body was heated to a predetermined temperature to promote the foaming of the chemical foaming agent, and the base material sheet in the preformed body was foamed. As a result, a foam molded product was obtained.
  • This foam molded product was cut in a direction orthogonal to the fiber direction to obtain a plate-shaped sample according to Example 12.
  • the ratios of the volume of low density polyethylene, the volume of PBO fibers, and the volume of pores to the total volume of the sample were 41%, 2%, and 57%, respectively.
  • the mixture was melt-kneaded at 110 ° C. to obtain a kneaded product.
  • the ratio of the content of the chemical foaming agent to the content of NBR was 16/100 on a mass basis.
  • the ratio of the content of boron nitride to the content of NBR was 220/100 on a mass basis.
  • the ratio of the content of the antioxidant to the content of NBR was 0.1 / 100 on a mass basis.
  • Nipol is a registered trademark of Zeon Corporation.
  • the amount of bound acrylonitrile is 40.5% and the Mooney viscosity is 82.5.
  • the specific gravity is 2.26
  • the specific surface area is 2 m 2 / g
  • the D 50 of the particle size distribution on the basis of the number is 18 ⁇ m.
  • Irganox is a registered trademark of BASF.
  • the above kneaded product was molded into a sheet by a heating press to obtain a sheet according to Comparative Example 3 having a thickness of 0.5 mm.
  • the temperature was adjusted below the foaming temperature of the chemical foaming agent.
  • Electron beams were irradiated on both sides of the sheet according to Comparative Example 3 under the conditions of an acceleration voltage of 600 kV and a dose of 12 kGy. Then, the sheet according to Comparative Example 3 was heated to a predetermined temperature to promote the foaming of the chemical foaming agent, and this sheet was foamed. As a result, a sample according to Comparative Example 3, which was a foam molded product having a thickness of 1200 ⁇ m, was obtained.
  • the conditions of d ⁇ 1.1, ⁇ > 1, and 4 ⁇ ⁇ / d ⁇ 100 are satisfied, and the sample according to the example is lightweight. Moreover, it is understood that it has a high thermal conductivity in a specific direction.
  • the condition of ⁇ > 1 was satisfied, the density was relatively high and the conditions of d ⁇ 1.1 and 4 ⁇ ⁇ / d were not satisfied. rice field.

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Abstract

複合材料１は、母材１１と、熱伝導性繊維１２とを備えている。母材１１は、有機ポリマーを含んでおり、多孔質構造を形成する。熱伝導性繊維１２は、多孔質構造の内部において母材１１によって固定されている。定常熱流法によって決定される熱伝導性繊維１２の繊維軸方向における常温下での熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。複合材料１の密度ｄ［ｇ／ｃｍ3］及び複合材料１の特定方向における熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は、ｄ≦１．１、λ＞１、及び４≦λ／ｄ≦１００の条件を満たす。

Description

複合材料、複合材料用予備成形体、及び複合材料を製造する方法
　本発明は、複合材料、複合材料用予備成形体、及び複合材料を製造する方法に関する。
　従来、繊維状の熱伝導性充填剤を用いた複合材料が知られている。
　例えば、特許文献１には、高分子マトリックスと、繊維状熱伝導性充填材と、粉末状熱伝導性充填材とを含んだシート状の熱伝導性成形体が記載されている。繊維状熱伝導性充填材及び粉末状熱伝導性充填材は、高分子マトリックス中に分散されている。繊維状熱伝導性充填材は、シート状の熱伝導性成形体の厚み方向に配向されている。高分子マトリックスは、未架橋状態の架橋性高分子化合物からなる。熱伝導性成形体は、複数の空孔を有する。繊維状熱伝導性充填材の一部は、熱伝導性成形体をその厚み方向に貫通している。
　また、特許文献２～５には、炭素繊維等の繊維状の充填剤を含有している発泡体が記載されている。また、特許文献４には、鱗片状の熱伝導性充填剤を含有する電子機器用熱伝導性発泡体シートも記載されている。
特開２０１４－２７１４４号公報 特開２０１２－１０２２６３号公報 特開２０１３－２２９５９１号公報 特開２０１３－２２９５９２号公報 特開２０１８－１２７６１７号公報
　特許文献１に記載の熱伝導性成形体の比重は１．２を超えており、特許文献１に記載の技術は、材料の軽量化の観点から再検討の余地を有する。特許文献２～５に記載の発泡体の比重は小さいもののこれらの発泡体の熱伝導率は低い。このため、特許文献２～５に記載の技術は、材料の熱伝導率を高める観点から再検討の余地を有する。
　そこで、本発明は、軽量であっても高い熱伝導率を有する新規な複合材料を提供する。また、本発明は、そのような複合材料を製造する観点から有利な複合材料用予備成形体を提供する。さらに、本発明は、そのような複合材料を製造する観点から有利な方法を提供する。
　本発明は、
　多孔質構造を有する複合材料であって、
　有機ポリマーを含み、前記多孔質構造を形成する母材と、
　前記多孔質構造の内部において前記母材によって固定された熱伝導性繊維と、を備え、
　定常熱流法によって決定される前記熱伝導性繊維の繊維軸方向における常温下での熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、
　当該複合材料の密度ｄ［ｇ／ｃｍ3］及び当該複合材料の特定方向における熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は、ｄ≦１．１、λ＞１、及び４≦λ／ｄ≦１００の条件を満たす、複合材料を提供する。
　前記熱伝導率λは、米国材料試験協会規格（ASTM）D5470-01（一方向熱流定常法）に準拠して、試験体１枚及び対称構成方式にて測定される。
　また、本発明は、
　多孔質構造を有する複合材料であって、
　有機ポリマーを含み、前記多孔質構造を形成する母材と、
　前記多孔質構造の内部において前記母材によって固定された熱伝導性繊維と、を備え、
　前記熱伝導性繊維は、当該複合材料の特定方向において当該複合材料の一端から他端まで延びている、
　複合材料を提供する。
　また、本発明は、
　有機ポリマーを含む母材と、
　特定方向に沿って延びるように前記母材によって固定された熱伝導性繊維と、
　前記母材の中に分散している発泡剤と、を備えた、
　複合材料用予備成形体を提供する。
　また、本発明は、
　多孔質構造を有する複合材料を製造する方法であって、
　熱伝導性繊維が特定方向に沿って延びるように配置された状態で、有機ポリマーを含有している母材を前記熱伝導性繊維の周囲に供給することと、
　前記母材を発泡させて前記多孔質構造を形成することと、を備え、
　定常熱流法によって決定される前記熱伝導性繊維の繊維軸方向における常温下での熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である、
　方法を提供する。
　また、本発明は、
　多孔質構造を有する複合材料であって、
　有機ポリマーを含み、前記多孔質構造を形成する母材と、
　前記多孔質構造の内部において前記母材によって固定された炭素繊維と、を備え、
　下記式（Ａ）によって決定される前記炭素繊維の繊維軸方向における常温下での熱伝導率λcfは、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、
　当該複合材料の密度ｄ［ｇ／ｃｍ3］及び当該複合材料の特定方向における熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は、ｄ≦１．１、λ＞１、及び４≦λ／ｄ≦１００の条件を満たす、
　複合材料を提供する。
　前記熱伝導率λは、米国材料試験協会規格（ASTM）D5470-01（一方向熱流定常法）に準拠して、試験体１枚及び対称構成方式にて測定される。
　λcf［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］＝１２７２．４／ＥＲ［μΩｍ］－４９．４　　　式（Ａ）
　前記式（Ａ）において、ＥＲは、前記炭素繊維の電気比抵抗である。
　上記の複合材料は、軽量であり、かつ、特定方向に高い熱伝導率を有する。
図１は、本発明に係る複合材料の一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示す平面IIに沿った複合材料の断面図である。 図３は、複合材料の製造方法の一例を示す図である。 図４は、図１に示す複合材料を備えた放熱構造を示す斜視図である。 図５は、実施例１に係るサンプルの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
　熱伝導性充填剤を用いて複合材料の熱伝導率を高める場合、複合材料における熱伝導性充填剤の含有量を増やすことが有利であると考えられる。しかし、複合材料における熱伝導性充填剤の含有量の増加は、複合材料の軽量化の観点から有利であるとは言い難い。一方、発泡により複合材料の軽量化を図ることが考えられるが、発泡により空孔が形成されることは、材料の熱伝導率を高める観点からは不利であると考えられていた。
　本発明者らは、このような事情に鑑み、軽量であっても高い熱伝導率を有する新規な複合材料を新たに開発すべく鋭意検討を重ねた。多大な試行錯誤を重ねた結果、本発明者らは、多孔質構造を有する複合材料において、その複合材料の密度を低く保ちつつ特定方向における複合材料の熱伝導率を高めることができることを新たに見出し、本発明を完成させた。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、下記の説明は、本発明を例示的に説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されない。図１、図２、及び図４に示す、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交している。
　図１に示す通り、複合材料１は、多孔質構造を有しており、多数の空孔１３を有する。複合材料１は、母材１１と、熱伝導性繊維１２とを備えている。母材１１は、有機ポリマーを含んでおり、多孔質構造を形成する。熱伝導性繊維１２は、多孔質構造の内部において母材１１によって固定されている。定常熱流法によって決定される熱伝導性繊維１２の繊維軸方向における常温下での熱伝導率は、例えば、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。定常熱流法は、例えば、藤代他，低温工学，２８巻，５３３頁（１９９３）に記載の方法である。常温は、日本産業規格JIS Z 8703に従い、２０℃±１５℃である。複合材料１の密度ｄ［ｇ／ｃｍ3］及び複合材料１の特定方向における熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は、例えば、ｄ≦１．１、λ＞１、及び４≦λ／ｄ≦１００の条件を満たす。熱伝導率λは、ASTM D5470-01（一方向熱流定常法）に準拠して、試験体１枚及び対称構成方式にて測定される。
　密度ｄ及び熱伝導率λが上記の条件を満たすので、複合材料１は、軽量であり、かつ、特定方向に高い熱伝導率を有する。本明細書において、密度ｄは、見掛け密度を意味する。
　複合材料１の密度ｄは、上記の条件を満たす限り、特定の値に限定されない。密度ｄは、複合材料１の軽量化の観点から、望ましくは１．０ｇ／ｃｍ3以下であり、より望ましくは０．９ｇ／ｃｍ3以下であり、さらに望ましくは０．８ｇ／ｃｍ3以下であり、特に望ましくは０．７ｇ／ｃｍ3以下である。密度ｄは、例えば０．０５ｇ／ｃｍ3以上であり、０．０６ｇ／ｃｍ3以上であってもよく、０．０７ｇ／ｃｍ3以上であってもよく、０．０８ｇ／ｃｍ3以上であってもよく、０．０９ｇ／ｃｍ3以上であってもよく、０．１０ｇ／ｃｍ3以上であってもよい。
　複合材料１の特定方向における熱伝導率λは、上記の条件を満たす限り、特定の値に限定されない。熱伝導率λは、望ましくは１．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より望ましくは１．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、さらに望ましくは１．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、特に望ましくは１．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、とりわけ望ましくは１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。熱伝導率λは、例えば２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよく、５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよい。
　複合材料１において、λ／ｄの値は、望ましくは４．５以上であり、より望ましくは５．０以上であり、さらに望ましくは５．５以上である。λ／ｄの値は、９０以下であってもよく、８０以下であってもよく、７０以下であってもよく、６０以下であってもよく、５０以下であってもよく、４０以下であってもよく、３０以下であってもよく、２０以下であってもよく、１５以下であってもよい。
　母材１１に含まれる有機ポリマーは、特定のポリマーに限定されない。母材１１は、例えば、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、及びゴムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む。熱可塑性樹脂の例は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体等のエチレン－α－オレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリフッ素ビニリデンやテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリイミド、ポリメタクリル酸エステル系樹脂、ポリアクリル酸系樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、及びポリエーテルケトンである。熱可塑性エラストマーの例は、エステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、及びスチレン系熱可塑性エラストマーである。ゴムの例は、天然ゴム又は合成ゴムである。合成ゴムの例は、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、及びスチレンブタジエンゴムである。
　母材１１は、望ましくは、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む。この場合、熱伝導性繊維１２に有機ポリマーが含浸しやすく、母材１１において所望の多孔質構造が得られやすい。
　母材１１に含まれる有機ポリマーのメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）は、特定の値に限定されない。ＭＦＲは、日本産業規格（JIS）K7210-1:2014に従って１９０℃及び公称荷重２．１６ｋｇの条件において測定される。有機ポリマーのＭＦＲは、例えば、１ｇ／１０分～１００ｇ／１０分である。これにより、複合材料１の製造において熱伝導性繊維１２の周囲に母材１１の材料を所望の状態で供給でき、母材１１において所望の多孔質構造が得られやすい。「１ｇ／１０分」には、四捨五入により「１ｇ／１０分」とみなせる値を含みうる。有機ポリマーのＭＦＲは、２ｇ／１０分以上であってもよく、３ｇ／１０分以上であってもよい。有機ポリマーのＭＦＲは、９０ｇ／１０分以下であってもよく、８０ｇ／１０分以下であってもよい。場合によっては、有機ポリマーのＭＦＲは、０．１ｇ／１０分以上であってもよく、０．２ｇ／１０分以上であってもよく、０．３ｇ／１０分以上であってもよく、０．４ｇ／１０分以上であってもよい。
　図１及び図２に示す通り、複合材料１は、多孔質構造を有する。複合材料１の空隙率は、密度ｄ及び熱伝導率λが上記の条件を満たす限り、特定の値に限定されない。複合材料１は、例えば３０％～９５％の空隙率を有する。これにより、複合材料１を軽量化しやすく、かつ、所望の機械的強度を有しやすい。複合材料１の空隙率は、望ましくは３１％であり、より望ましくは３３％であり、さらに望ましくは３５％以上であり、特に望ましくは４０％以上である。複合材料１の空隙率は、９０％以下であってもよく、８５％以下であってもよい。
　複合材料１において、空孔１３は、例えば独立孔として形成されている。複合材料１において、空孔１３は、連続孔として形成されていてもよい。空孔１３として、独立孔と連続孔とが混在していてもよい。
　複合材料１の熱伝導率λは、例えば、図１及び図２に示すＺ軸方向において定義される。図２に示す通り、熱伝導性繊維１２は、例えば、特定方向（Ｚ軸方向）に沿って延びている。換言すると、複数の熱伝導性繊維１２が同一方向（Ｚ軸方向）に沿って延びている。これにより、複合材料１の特定方向における熱伝導率λが高くなりやすい。
　図２に示す通り、熱伝導性繊維１２は、例えば、特定方向（Ｚ軸方向）において複合材料１の一端から他端まで延びている。換言すると、熱伝導性繊維１２は、特定方向（Ｚ軸方向）に複合材料１を貫通するように延びている。これにより、複合材料１は、軽量であり、かつ、特定方向に高い熱伝導率を有する。この場合、複合材料１の密度ｄ［ｇ／ｃｍ3］及び複合材料１の特定方向における熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は、ｄ≦１．１、λ＞１、及び４≦λ／ｄ≦１００の条件を満たしていてもよいし、これ以外の条件を満たしていてもよい。加えて、定常熱流法によって決定される熱伝導性繊維１２の繊維軸方向における常温下での熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよいし、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であってもよい。例えば、熱伝導性繊維１２は、母材１１が有する熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する。
　定常熱流法によって決定される熱伝導性繊維１２の繊維軸方向における常温下での熱伝導率は、上記の通り、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。これにより、複合材料１の特定方向における熱伝導率λが高くなりやすい。熱伝導性繊維１２のこの熱伝導率は、望ましくは２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、望ましくは３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。これにより、複合材料１が特定方向において高い熱伝導率を有しやすい。熱伝導性繊維１２の熱伝導率は、例えば１０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。
　熱伝導性繊維１２の比重は、複合材料１の密度ｄが上記の条件を満たす限り、特定の値に限定されない。熱伝導性繊維１２は、例えば２．３以下の比重を有する。熱伝導性繊維１２の比重は、望ましくは２．２以下であり、より望ましくは１．９以下であり、さらに望ましくは１．８以下であり、とりわけ望ましくは１．７以下である。熱伝導性繊維１２の比重は、例えば０．９以上であり、１．０以上であってもよく、１．１以上であってもよく、１．２以上であってもよく、１．３以上であってもよく、１．４以上であってもよい。
　熱伝導性繊維１２は、特定の繊維に限定されない。熱伝導性繊維１２の例は、炭素繊維又は有機ポリマー繊維である。有機ポリマー繊維の例は、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリベンザゾール繊維である。
　熱伝導性繊維１２は、望ましくは、ポリベンザゾール繊維である。この場合、熱伝導性繊維１２が良好な電気的絶縁性を有しやすい。
　熱伝導性繊維１２は炭素繊維であってもよい。この場合、炭素繊維の繊維軸方向における常温下での熱伝導率λcfは、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。この熱伝導率λcfは、上記の通り定常熱流法に従って決定されてもよいし、定常熱流法に代えて以下の式（Ａ）によって決定されてもよい。定常熱流法に従って決定された熱伝導率λcf及び式（Ａ）によって決定された熱伝導率λcfのいずれかが１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上でありうる。式（Ａ）において、ＥＲは、炭素繊維の電気比抵抗である。例えば、特許第３６４８８６５号公報によれば、炭素繊維の熱伝導率と電気比抵抗の間の相関関係に基づいて式（Ａ）に従って炭素繊維の熱伝導率を推算できることが理解される。
λcf［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］＝１２７２．４／ＥＲ［μΩｍ］－４９．４　　　式（Ａ）
　熱伝導性繊維１２の太さは、複合材料１の特定方向における熱伝導率λが上記の条件を満たす限り、特定の値に限定されない。熱伝導性繊維１２の太さは、例えば３０μｍ以下である。これにより、複合材料１において熱伝導性繊維１２が均一に存在しやすく、複合材料１の伝熱特性及び機械的特性が空間的にばらつきにくい。熱伝導性繊維１２の太さは、２０μｍ以下であってもよく、１６μｍ以下であってもよい。熱伝導性繊維１２の太さは、例えば６μｍ以上である。これにより、複合材料１の製造において熱伝導性繊維１２を取扱いやすい。熱伝導性繊維１２の太さは、８μｍ以上であってもよく、１０μｍ以上であってもよい。
　複合材料１の全体積に対する母材１１を構成する有機ポリマーの体積の割合は、特定の値に限定されない。その値は、例えば５体積％以上であり、７体積％以上であってもよく、１０体積％以上であってもよい。その値は、例えば５０体積％以下であり、４５体積％以下であってもよい。
　複合材料１の全体積に対する熱伝導性繊維１２の体積の割合は、特定の値に限定されない。その値は、例えば、１体積％以上であり、２体積％以上であってもよく、３体積％以上であってもよい。その値は、例えば３０体積％以下であり、２５体積％以下であってもよい。
　複合材料１の形状は、特定の形状に限定されない。図１に示す通り、複合材料１は、板状であってもよい。複合材料１は、シート状であってもよく、ストリップ状であってもよく、帯状であってもよく、ブロック状であってもよく、柱状であってもよい。
　複合材料１を製造する方法の一例について説明する。この方法は、例えば、下記の（Ｉ）及び（II）の工程を含む。
（Ｉ）熱伝導性繊維１２が特定方向に沿って延びるように配置された状態で、有機ポリマーを含有している母材１１ａを熱伝導性繊維１２の周囲に供給する。
（II）(Ｉ)で供給された母材１１ａを発泡させて多孔質構造を形成する。
　図３の（ａ）に示す通り、熱伝導性繊維１２が特定方向に沿って延びるように配置される。換言すると、複数の熱伝導性繊維１２が同一方向に沿って延びるように配置される。このとき、必要に応じて、熱伝導性繊維１２の束の開繊により、熱伝導性繊維１２が平面状に広げられる。次に、図３の（ｂ）に示す通り、有機ポリマーを含有している母材１１ａが熱伝導性繊維１２の周囲に供給される。例えば、熱伝導性繊維１２と母材１１ａとの複合体が所定の形状に成形され、複合材料用予備成形体１ａが得られる。複合材料用予備成形体１ａにおいて、母材１１ａによって熱伝導性繊維１２が固定されている。母材１１ａの中には、発泡剤が分散している。
　母材１１ａの中に分散している発泡剤は、特定の発泡剤に限定されない。発泡剤の例は、熱膨張性マイクロカプセル及び化学発泡剤である。熱膨張性マイクロカプセルにおいて、例えば、熱可塑性樹脂のシェルの内部に加熱により気化する液状物質が封入されている。化学発泡剤は、熱分解により所定のガスを発生する。化学発泡剤の例として、アゾジカルボンアミド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、トルエンスルホニルヒドラジド、及び４,４－オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
　複合材料１を製造する方法は、例えば、熱伝導性繊維１２の周囲に母材１１ａが存在している状態で熱伝導性繊維１２及び母材１１ａを加熱プレスする工程をさらに備えていてもよい。これにより、母材１１ａに含まれる有機ポリマーが熱伝導性繊維１２に含浸しやすい。
　JIS K7210-1:2014に従って１９０℃及び公称荷重２．１６ｋｇの条件において測定された、有機ポリマーのＭＦＲは、例えば１ｇ／１０分～１００ｇ／分である。この場合、熱伝導性繊維１２の周囲に母材１１ａを所望の状態で供給でき、母材１１ａによって熱伝導性繊維１２を良好に固定できる。
　図３の（ｃ）に示す通り、必要に応じて、複数の複合材料用予備成形体１ａが積層され、積層体１ｃが形成される。必要に応じて、積層体１ｃは、加熱プレスされる。
　図３の（ｄ）に示す通り、複合材料用予備成形体１ａにおいて母材１１ａを発泡させる。例えば、複合材料用予備成形体１ａを所定の温度で加熱することにより、母材１１ａに分散している発泡剤の作用により、母材１１ａが発泡する。図３の（ｅ）に示す通り、母材１１ａの発泡後に得られた製品の一部が必要に応じて切り出される。このようにして、図３の（ｆ）に示す通り、複合材料１が得られる。
　複合材料１の用途は特定の用途に限定されない。例えば、複合材料１を用いて放熱構造を提供できる。図４に示す通り、放熱構造３は、複合材料１と、発熱体２とを備えている。複合材料１は、発熱体２の表面に取り付けられている。これにより、発熱体２で発生する熱を外部に放熱できる。発熱体２は、特定の発熱体に限定されず、例えば、電子機器の部品又は筐体である。
　例えば、複合材料１と発熱体２との境界面に垂直な方向が特定方向に相当しうる。複合材料１の熱伝導性繊維１２は、例えば、複合材料１と発熱体２との境界面に垂直な方向に沿って延びている。これにより、発熱体２で発生した熱が発熱体２の外部に速やかに放熱される。例えば、複合材料１の特定方向における熱伝導率は、複合材料１と発熱体２との境界面に平行な方向における複合材料１の熱伝導率より高い。
　以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。まず、実施例の評価方法について説明する。
　（熱伝導率λの測定）
　各実施例及び各比較例に係るサンプルから、熱伝導率λを測定するための試験片を作製した。各試験片は、板状であり、平面視で２０ｍｍ平方の正方形状であった。各実施例及び比較例１及び２において、試験片は５０００μｍの厚みを有していた。比較例３において試験片の厚みは１２００μｍであり、比較例４において試験片の厚みは３０００μｍであり、比較例５において試験片の厚みは２０００μｍであった。各実施例及び比較例２に係る試験片において、試験片の厚み方向に沿ってポリパラフェニレン・ベンゾビス・オキサゾール（ＰＢＯ）繊維又は炭素繊維が延びていた。各試験片の両面に信越シリコーン社製のシリコーンオイルコンパウンドＧ－７４７を塗布して試験ブロックを作製した。シリコーンオイルコンパウンドの熱伝導率は、０．９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
　レスカ社製の熱伝導率測定装置TCM 1001を用いて、ASTM D5470-01（一方向熱流定常法）に準拠して、試験体１枚及び対称構成方式において熱流計法に従って、各試験片の厚み方向における熱伝導率λを測定した。標準ロッドとして、加熱ブロック（８０℃）を有する上部ロッド及び冷却ブロック（２０℃）を有する下部ロッドを使用した。試験ブロックを無酸素銅製のブロックで挟み、さらに上部ロッドと下部ロッドとで試験ブロック及び無酸素銅製のブロックを挟み、試験片の厚み方向に熱を流した。
　試験片の上面及び下面の間の温度差ΔＴSを下記式（１）及び（２）に従って決定した。式（１）及び（２）において、ΔＴCは、無酸素銅製のブロックの上面及び下面の間の温度差である。加えて、ｑ1は、上部ロッドの測温点における温度差とそれらの測定点間の距離とに基づく温度勾配によって決定される熱流束［Ｗ／ｍ2］であり、ｑ2は、下部ロッドの測温点における温度差と測定点間の距離とに基づく温度勾配によって決定される熱流束［Ｗ／ｍ2］である。ｔbは、無酸素銅製のブロックの厚みの和である。ｋbは、無酸素銅製のブロックの熱伝導率である。
　ΔＴS＝ΔＴC－（ｑS×ｔb）／ｋb　　　式（１）
　ｑS＝（ｑ1＋ｑ2）／２　　　式（２）
　試験片の厚み方向における熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を、下記式（３）に従って決定した。結果を表１に示す。式（３）において、ｔは、試験片の厚みである。
　λ＝ｑS×ｔ／ΔＴS　　　式（３）
　（密度ｄの測定）
　JIS K7222:2005に従って、各実施例及び各比較例に係るサンプルの見掛け密度を測定し、密度ｄを決定した。結果を表１に示す。
　（空隙率の測定）
　各実施例及び比較例１に係るサンプルの空隙率φを下記式（４）に従って決定した。結果を表１に示す。式（４）においてＶ1は発泡前の予備成形体の体積であり、Ｖ2は発泡後のサンプルの体積である。
　φ＝１００×(Ｖ2－Ｖ1)／Ｖ2　　　式（４）
　＜実施例１＞
　住友精化社製の低密度ポリエチレンフローセンUF80と、松本油脂製薬社製の熱膨張性マイクロカプセルFN-180Dとを均一に混錬し、混練物を得た。この混練物において、低密度ポリエチレンの含有量は８５質量％であり、熱膨張性マイクロカプセルの含有量は１５質量％であった。フローセンは、住友精化社の登録商標である。JIS K7210-1:2014に従って１９０℃及び公称荷重２．１６ｋｇの条件において測定された、低密度ポリエチレンフローセンUF80のＭＦＲは、７５ｇ／１０分であった。熱プレスにより混練物をシート状に成形して、１００μｍの厚みを有する実施例１に係る母材シートを得た。実施例１に係る母材シートは、平面視で長方形状であった。
　東洋紡社製のＰＢＯ繊維Zylon HM1992を、母材シートの両面の大部分が覆われるように巻きつけ、巻回体を得た。ＰＢＯ繊維の太さは１２μｍであった。藤代他，低温工学，２８巻，５３３頁（１９９３）に記載の定常熱流法によって決定されるＰＢＯ繊維の繊維軸方向における常温下での熱伝導率は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。「Zylon」は、東洋紡社の登録商標である。巻回体において、ＰＢＯ繊維は、平面視における母材シートの一対の辺に平行な方向に沿って延びていた。巻回体の両面に一対の母材シートを重ねて、積層体を得た。この積層体の両面の大部分が覆われるようにＰＢＯ繊維を巻きつけ、巻回体を得た。巻回体の両面に一対の母材シートを重ねること及び積層体の両面の大部分が覆われるようにＰＢＯ繊維を巻きつけることを複数回繰り返し、複合体を得た。この複合体を加熱プレスすることによって、予備成形体を得た。加熱プレスの条件に関し、温度は熱膨張性マイクロカプセルの膨張開始温度未満に調整し、圧力は熱膨張性マイクロカプセルが壊れないように調整した。
　予備成形体を所定の温度に加熱して熱膨張性マイクロカプセルの熱膨張を促し、予備成形体における母材シートを発泡させた。これにより発泡成形体が得られた。この発泡成形体の一部を短冊状に切り出して得られた複数のピースを並べて、板状の実施例１に係るサンプルを得た。ＰＢＯ繊維は、サンプルの厚み方向に沿って延びていた。ＰＢＯ繊維は、サンプルの厚み方向における一端から他端まで延びていた。サンプルの全体積に対する、低密度ポリエチレンの体積、ＰＢＯ繊維の体積、及び空孔の体積の割合は、それぞれ、１５％、４％、及び８１％であった。
　図５に、実施例１に係るサンプルのＳＥＭ写真を示す。図５に示す通り、実施例１に係るサンプルには多数の空孔が形成されており、実施例１に係るサンプルは多孔質構造を有することが確認された。
　＜実施例２～７＞
　サンプルの全体積に対する、低密度ポリエチレンの体積、ＰＢＯ繊維の体積、及び空孔の体積の割合が表１に示す値になるように、母材シートの量、ＰＢＯ繊維の量、母材シートの発泡の条件を調整した以外は、実施例１と同様にして、実施例２～７に係るサンプルを作製した。
　　＜実施例８＞
　日本ポリプロ社製のランダムポリプロピレンWINTEC グレードWFW4と、松本油脂製薬社製の熱膨張性マイクロカプセル含有マスターバッチMBF-260EVA50とをドライブレンドした混合物を単軸押出機で溶融混錬し、混練物を得た。この混練物において、ランダムポリプロピレンの含有量は９０質量％であり、熱膨張性マイクロカプセル含有マスターバッチの含有量は１０質量％であった。WINTECは、日本ポリプロ社の登録商標である。JIS K7210-1:2014に従って１９０℃及び公称荷重２．１６ｋｇの条件において測定された、ランダムポリプロピレンのＭＦＲは、２．４ｇ／１０分であった。この混練物をＴダイ成型によってフィルム化し、１００μｍの厚みを有する母材シートを得た。
　ＰＢＯ繊維Zylon HM1992を、母材シートの両面の大部分が覆われるように巻きつけ、巻回体を得た。巻回体の両面に一対の母材シートを重ねて積層体を得ること及びその積層体の両面の大部分が覆われるようにＰＢＯ繊維を巻き付けることを複数回繰り返して、複合体を得た。この複合体を加熱プレスすることで予備成型体を得た。加熱プレスにおいて、熱膨張性マイクロカプセルの膨張開始温度未満に温度を調整し、熱膨張性マイクロカプセルが壊れないように圧力を調整した。
　予備成型体を所定の温度に加熱して熱膨張性マイクロカプセルの熱膨張を促し、予備成型体における母材シートを発泡させた。これにより発泡成形体を得た。この発泡成形体の一部を短冊状に切り出して得られた複数のピースを並べて、板状の実施例８に係るサンプルを得た。ＰＢＯ繊維は、サンプルの厚み方向に沿って延びていた。ＰＢＯ繊維は、サンプルの厚み方向における一端から他端まで延びていた。サンプルの全体積に対する、ランダムポリプロピレンの体積、ＰＢＯ繊維の体積、及び空孔の体積の割合は、それぞれ、３３％、７％、及び６０％であった。
　＜実施例９＞
　下記の点以外は、実施例８と同様にして、実施例９に係るサンプルを得た。ランダムポリプロピレンの代わりに、旭化成社製の低密度ポリエチレン　サンテックF2270を用いた。サンテックは旭化成社製の登録商標である。JIS K7210-1:2014に従って１９０℃及び公称荷重２．１６ｋｇの条件において測定された、この低密度ポリエチレンのＭＦＲは、７ｇ／１０分であった。Ｔダイ成型によって得られる母材シートの厚みを５０μｍに調整した。ＰＢＯ繊維の巻き付け回数は、実施例８とは異なる回数に調整した。サンプルの全体積に対する、低密度ポリエチレンの体積、ＰＢＯ繊維の体積、及び空孔の体積の割合は、それぞれ、１８％、４％、及び７８％であった。
　＜実施例１０＞
　実施例９と同様にして、５０μｍの厚みを有する母材シートを得た。この母材シートを長方形状に切り出した。長方形状の母材シートの長辺と同じ長さを有する、三菱ケミカル社製の炭素繊維ダイアリードK13916を解しながら、長辺と平行な方向に沿って母材シートの全面を覆うように配置した。ダイアリードは、三菱ケミカル社の登録商標である。上記式（Ａ）によって決定される炭素繊維の繊維軸方向における常温下での熱伝導率は、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。炭素繊維の上に長方形状に切り出した別の母材シートを積層し、その上に長方形の長辺と同じ長さの炭素繊維K13916を解しながら長辺と平行な方向に沿って母材シートの全面を覆うように並べるという操作を所定の回数繰り返して、複合体を得た。この複合体を加熱プレスすることによって予備成型体を得た。予備成型体を所定の温度に加熱して熱膨張性マイクロカプセルの熱膨張を促し、予備成型体における母材シートを発泡させた。これにより発泡成形体を得た。この発泡成形体の一部を短冊状に切り出して得られた複数のピースを並べて、板状の実施例１０に係るサンプルを得た。サンプルの全体積に対する、低密度ポリエチレンの体積、炭素繊維の体積、及び空孔の体積の割合は、それぞれ、２９％、１０％、及び６１％であった。
　＜実施例１１＞
　低密度ポリエチレンF2270と、大塚化学社製の化学発泡剤ユニフォームAZ　#1100-Iとをコペリオン社製の同方向回転二軸押出機ZSK32Mc18を用いて溶融混錬し、混練物を得た。この同方向回転二軸押出機において、スクリュ径φは３２ｍｍであり、Ｌ／Ｄは５３であった。また、混練物において、低密度ポリエチレンの含有量に対する化学発泡剤の含有量の比は、質量基準で６／１００であった。この混練物を、単軸押出機を用いて溶融混錬し、Ｔダイ成型によって２５μｍの厚みを有する母材シートを得た。Ｔダイ成型において、化学発泡剤の発泡温度未満に温度を調整した。
　加速電圧１５０ｋＶ及び線量５０ｋＧｙの条件で母材シートに電子線を照射した。
　ＰＢＯ繊維Zylon HM1992を母材シートの両面の大部分が覆われるように巻き付け、巻回体を得た。巻回体の両面に一対の母材シートを重ねて積層体を得ること及びその積層体の両面の大部分が覆われるようにＰＢＯ繊維を巻き付けることを複数回繰り返して、複合体を得た。この複合体を加熱プレスすることで予備成型体を得た。加熱プレスにおいて、化学発泡剤の発泡温度未満に温度を調整した。
　予備成型体を所定の温度に加熱して化学発泡剤の発泡を促し、予備成型体における母材シートを発泡させた。これにより発泡成形体を得た。この発泡成形体の一部を短冊状に切り出して得られた複数のピースを並べて、板状の実施例１１に係るサンプルを得た。サンプルの全体積に対する、低密度ポリエチレンの体積、ＰＢＯ繊維の体積、及び空孔の体積の割合は、それぞれ、６２％、５％、及び３３％であった。
　住友化学社製メタロセン系低密度ポリエチレン　スミカセンEP CU7002と、永和化成工業社製の化学発泡剤ビニホールAC#93とを、日本製鋼所社製の同方向回転二軸押出機TEX30αを用いて溶融混錬し、混練物を得た。JIS K7210-1:2014に従って１９０℃及び公称荷重２．１６ｋｇの条件において測定された、この低密度ポリエチレンのＭＦＲは、１ｇ／１０分であった。この同方向回転二軸押出機において、スクリュ径φは３２ｍｍであり、Ｌ／Ｄは５３であった。また、混練物において、低密度ポリエチレンの含有量に対する化学発泡剤の含有量の比は、質量基準で６／１００であった。この混練物を、単軸押出機を用いて溶融混錬し、Ｔダイ成型によって７５μｍの厚みを有する母材シートを得た。Ｔダイ成型において、化学発泡剤の発泡温度未満に温度を調整した。「スミカセン」は、住友化学社の登録商標である。
　加速電圧２００ｋＶ及び線量５０ｋＧｙの条件で母材シートに電子線を照射した。
　この母材シートを長方形状に切り出した。長方形状の母材シートの長辺と同じ長さを有するＰＢＯ繊維Zylon HM1992を長辺と平行な方向に沿って母材シートの全面を覆うように配置した。ＰＢＯ繊維の上に長方形状に切り出した別の母材シートを積層し、その上に長方形と同じ長さのＰＢＯ繊維を長辺と平行な方向に沿って母材シートの全面を覆うように並べるという操作を所定の回数繰り返して複合体を得た。この複合体を加熱プレスすることで予備成型体を得た。加熱プレスにおいて、化学発泡剤の発泡温度未満に温度を調整した。
　予備成型体を所定の温度に加熱して化学発泡剤の発泡を促し、予備成型体における母材シートを発泡させた。これにより発泡成形体を得た。この発泡成形体を繊維方向と直交する方向に切断して板状の実施例１２に係るサンプルを得た。サンプルの全体積に対する、低密度ポリエチレンの体積、ＰＢＯ繊維の体積、及び空孔の体積の割合は、それぞれ、４１％、２％、及び５７％であった。
　＜比較例１＞
　サンプルの全体積に対する、低密度ポリエチレンの体積、及び空孔の体積の割合が表１に示す値となるように調整し、ＰＢＯ繊維を加えなかったこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１に係るサンプルを作製した。
　＜比較例２＞
　サンプルの全体積に対する、低密度ポリエチレンの体積及びＰＢＯ繊維の体積を表１に示す値になるように母材シートの量及びＰＢＯ繊維の量を調整し、かつ、母材シートを発泡させなかったこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２に係るサンプルを作製した。
　＜比較例３＞
　日本ゼオン社製のアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）Nipol1041と、永和化成工業社製の化学発泡剤ビニホールAC#3-K2と、デンカ社製の窒化ホウ素SGPと、ＢＡＳＦジャパン社製の酸化防止剤Irganox1010との混合物を１１０℃で溶融混錬し、混練物を得た。混練物において、ＮＢＲの含有量に対する化学発泡剤の含有量の比は、質量基準で、１６／１００であった。混練物において、ＮＢＲの含有量に対する窒化ホウ素の含有量の比は、質量基準で、２２０／１００であった。混練物において、ＮＢＲの含有量に対する酸化防止剤の含有量の比は、質量基準で、０．１／１００であった。Nipolは、日本ゼオン社製の登録商標である。Nipol1041において、結合アクリロニトリル量は４０．５％であり、ムーニー粘度は８２．５である。窒化ホウ素SGPにおいて、比重は２．２６であり、比表面積は２ｍ2／ｇであり、個数基準における粒子径分布のＤ50は、１８μｍである。Irganoxは、ＢＡＳＦ社の登録商標である。
　上記の混練物を加熱プレスによってシート状に成型し、０．５ｍｍの厚さを有する比較例３に係るシートを得た。加熱プレスにおいて、化学発泡剤の発泡温度未満に温度を調整した。
　加速電圧６００ｋＶ及び線量１２ｋＧｙの条件で比較例３に係るシートの両面に電子線を照射した。その後、比較例３に係るシートを所定の温度に加熱して化学発泡剤の発泡を促し、このシートを発泡させた。これにより、１２００μｍの厚さを有する発泡成形体である比較例３に係るサンプルを得た。
　＜比較例４＞
　日東シンコー社製の熱伝導性シートHT-300HLを比較例４に係るサンプルとして準備した。比較例４に係るサンプルの厚みは３０００μｍであった。
　＜比較例５＞
　積水ポリマテック社製の放熱シートSF-ALMO16を比較例５に係るサンプルとして準備した。比較例５に係るサンプルの厚みは２０００μｍであった。
　表１に示す通り、実施例に係るサンプルにおいて、ｄ≦１．１、λ＞１、及び４≦λ／ｄ≦１００の条件が満たされており、実施例に係るサンプルは、軽量であり、かつ、特定方向に高い熱伝導率を有することが理解される。一方、市販の比較例４及び５に係るサンプルにおいて、λ＞１の条件は満たされているものの、密度が比較的高く、ｄ≦１．１及び４≦λ／ｄの条件が満たされていなかった。発泡成形体である比較例３に係るサンプルにおいて、発泡による軽量化によってｄ≦１．１の条件が満たされているものの、λ＞１及び４≦λ／ｄの条件が満たされていなかった。比較例１に係るサンプルにおいて、サンプルの密度は低いものの熱伝導率測定時においてほとんど熱流がなく測定下限を下回り測定不可であった。また、比較例２に係るサンプルにおいて、熱伝導率λは比較的高かったが、４≦λ／ｄの条件が満たされていなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (15)

  1. 　多孔質構造を有する複合材料であって、
    　有機ポリマーを含み、前記多孔質構造を形成する母材と、
    　前記多孔質構造の内部において前記母材によって固定された熱伝導性繊維と、を備え、
    　定常熱流法によって決定される前記熱伝導性繊維の繊維軸方向における常温下での熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、
    　当該複合材料の密度ｄ［ｇ／ｃｍ3］及び当該複合材料の特定方向における熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は、ｄ≦１．１、λ＞１、及び４≦λ／ｄ≦１００の条件を満たす、
    　複合材料。
    　前記熱伝導率λは、米国材料試験協会規格（ASTM）D5470-01（一方向熱流定常法）に準拠して、試験体１枚及び対称構成方式にて測定される。
  2. 　前記熱伝導性繊維は、前記特定方向に沿って延びている、請求項１に記載の複合材料。
  3. 　前記熱伝導性繊維は、前記特定方向において当該複合材料の一端から他端まで延びている、請求項２に記載の複合材料。
  4. 　多孔質構造を有する複合材料であって、
    　有機ポリマーを含み、前記多孔質構造を形成する母材と、
    　前記多孔質構造の内部において前記母材によって固定された熱伝導性繊維と、を備え、
    　前記熱伝導性繊維は、当該複合材料の特定方向において当該複合材料の一端から他端まで延びている、
    　複合材料。
  5. 　前記母材は、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、及びゴムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の複合材料。
  6. 　当該複合材料は、３０％～９５％の空隙率を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の複合材料。
  7. 　前記熱伝導性繊維は、ポリベンザゾール繊維である、請求項１～６のいずれか１項に記載の複合材料。
  8. 　日本産業規格JIS K7210-1:2014に従って１９０℃及び公称荷重２．１６ｋｇの条件において測定された前記有機ポリマーのメルトマスフローレイトは、１ｇ／１０分～１００ｇ／１０分である、請求項１～７のいずれか１項に記載の複合材料。
  9. 　日本産業規格JIS K7210-1:2014に従って１９０℃及び公称荷重２．１６ｋｇの条件において測定された前記有機ポリマーのメルトマスフローレイトは、０.１ｇ／１０分以上１００ｇ／１０分以下である、請求項１～７のいずれか１項に記載の複合材料。
  10. 　有機ポリマーを含む母材と、
    　特定方向に沿って延びるように前記母材によって固定された熱伝導性繊維と、
    　前記母材の中に分散している発泡剤と、を備えた、
    　複合材料用予備成形体。
  11. 　前記発泡剤は、熱膨張性マイクロカプセル又は化学発泡剤である、請求項１０に記載の複合材料用予備成形体。
  12. 　多孔質構造を有する複合材料を製造する方法であって、
    　熱伝導性繊維が特定方向に沿って延びるように配置された状態で、有機ポリマーを含有している母材を前記熱伝導性繊維の周囲に供給することと、
    　前記母材を発泡させて前記多孔質構造を形成することと、を備え、
    　定常熱流法によって決定される前記熱伝導性繊維の繊維軸方向における常温下での熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である、
    　方法。
  13. 　前記熱伝導性繊維の周囲に前記母材が存在している状態で、前記熱伝導性繊維及び前記母材を加熱プレスすることをさらに備えた、請求項１２に記載の方法。
  14. 　日本産業規格JIS K7210-1:2014に従って１９０℃及び公称荷重２．１６ｋｇの条件において測定された前記有機ポリマーのメルトマスフローレイトは、１ｇ／１０分～１００ｇ／１０分である、請求項１２又は１３に記載の方法。
  15. 　多孔質構造を有する複合材料であって、
    　有機ポリマーを含み、前記多孔質構造を形成する母材と、
    　前記多孔質構造の内部において前記母材によって固定された炭素繊維と、を備え、
    　下記式（Ａ）によって決定される前記炭素繊維の繊維軸方向における常温下での熱伝導率λcfは、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、
    　当該複合材料の密度ｄ［ｇ／ｃｍ3］及び当該複合材料の特定方向における熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は、ｄ≦１．１、λ＞１、及び４≦λ／ｄ≦１００の条件を満たす、
    　複合材料。
    　前記熱伝導率λは、米国材料試験協会規格（ASTM）D5470-01（一方向熱流定常法）に準拠して、試験体１枚及び対称構成方式にて測定される。
    　λcf［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］＝１２７２．４／ＥＲ［μΩｍ］－４９．４　　　式（Ａ）
    　前記式（Ａ）において、ＥＲは、前記炭素繊維の電気比抵抗である。
     
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