WO2023219168A1 - ウィックおよび熱輸送装置 - Google Patents

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WO2023219168A1
WO2023219168A1 PCT/JP2023/017973 JP2023017973W WO2023219168A1 WO 2023219168 A1 WO2023219168 A1 WO 2023219168A1 JP 2023017973 W JP2023017973 W JP 2023017973W WO 2023219168 A1 WO2023219168 A1 WO 2023219168A1
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WO
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wick
mqo
nanofibers
less
heat transport
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Ceased
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PCT/JP2023/017973
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English (en)
French (fr)
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公之 森田
章麿 ▲柳▼町
鷹行 河野
武志 部田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F28D15/046—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material

Definitions

  • the present disclosure relates to a wick and a heat transport device, and more particularly to a wick used for heat transport and a heat transport device that utilizes a phase change of a working fluid.
  • heat transport devices such as heat pipes and vapor chambers that utilize phase change (more specifically, evaporation and condensation) of a working fluid are known.
  • Such a heat transport device uses a wick that transports a working fluid in a liquid state by capillary force (suction force due to capillary action).
  • Patent Document 1 describes that a sintered body of metal particles having an average particle diameter of 20 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less is used as a wick.
  • Patent Document 2 discloses a fiber-containing porous body in which at least a portion of a fibrous structure containing carbon fibers and/or oxidized fibers is filled with a carbonaceous porous body, the pore size distribution of the carbonaceous porous body being describes the use of a fiber-containing porous material having at least one peak in a region with a pore diameter of 10 ⁇ m or less as a wick.
  • JP2022-27310A Japanese Patent Application Publication No. 2020-112326
  • the heat transport device as described above uses a casing that at least partially has thermal conductivity, and has a configuration in which a wick is disposed within the casing and a working fluid is sealed therein.
  • the working fluid evaporates in relatively high-temperature areas where heat is supplied from the outside, and the working fluid in a gaseous state moves inside the housing and condenses in relatively low-temperature areas, transferring heat to the outside.
  • the working fluid in a liquid state is transferred (returned) to a relatively high temperature area by the capillary force of the wick.
  • the speed at which a working fluid in a liquid state is transferred by the capillary force of a wick is generally smaller than the speed at which a working fluid in a gaseous state moves within a housing, and the heat transport performance of a heat transport device is The speed at which the working fluid is transported by capillary forces in the wick may be limited. In order to improve the heat transport performance of the heat transport device, it is desirable that the transfer speed of the liquid working fluid in the wick be higher.
  • An object of the present disclosure is to provide a novel wick that has a high transfer rate of working fluid in a liquid state.
  • a further object of the present disclosure is to provide a novel heat transport device using such a wick.
  • a wick used for heat transport comprising: The formula below: MQ a O b (wherein M is at least one element selected from the group consisting of Groups 3, 4, 5, 6, and 7; Q is at least one element selected from the group consisting of Groups 12, 13, 14, 15 and 16 (excluding O), a is 0 or more and 2 or less, b is greater than 0 and less than or equal to 2)
  • a wick is provided that includes a material including nanofibers and/or two-dimensional materials represented by
  • a heat transport device using phase change of a working fluid comprising: A housing having a space inside; the wick disposed within the housing; a working fluid sealed within the housing so as to be in contact with the wick; A heat transport device is provided.
  • a novel wick that has a high transfer rate of working fluid in a liquid state. Furthermore, according to the present disclosure, a novel heat transport device using such a wick is provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a heat transport device in one embodiment of the present disclosure.
  • 1 shows an XRD pattern of the material (TiCO) manufactured in Example 1.
  • An FE-SEM image of the material (TiCO) produced in Example 1 is shown.
  • wick means a member used for heat transport. More specifically, “wick” refers to a member capable of transporting a working fluid in a liquid state by capillary force.
  • the wick includes a material containing nanofibers and/or a two-dimensional substance.
  • the term “material” simply means "a material containing nanofibers and/or a two-dimensional substance” (in other words, a material containing at least one of nanofibers and a two-dimensional substance).
  • the material containing nanofibers and/or two-dimensional substances typically means a material that is solid and does not contain a binder or the like (for example, a polymer).
  • a material containing nanofibers and/or a two-dimensional substance is, in a narrow sense, a material that essentially consists of at least one of nanofibers and a two-dimensional substance (including other objects or impurities that may be unavoidably mixed). good).
  • materials including nanofibers and/or two-dimensional substances are not limited thereto.
  • the material contained in the wick of this embodiment is a nanofiber (or nanofilament, hereinafter the same) of a predetermined material (substance) and/or a two-dimensional substance.
  • the predetermined material that can be used in this embodiment is represented by the following formula (1).
  • MQ a O b ...(1) (wherein, M is at least one element selected from the group consisting of groups 3, 4, 5, 6 and 7, and includes so-called early transition metals, such as Sc, Ti, Zr, Hf, V, Nb , Ta, Cr, Mo and Mn, preferably at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mo and Mn.
  • Gain, Q is at least one element selected from the group consisting of Groups 12, 13, 14, 15 and 16 (excluding O), for example consisting of B, C, N, Si, P and S. may contain at least one element selected from the group; a is 0 or more and 2 or less, b is greater than 0 and less than or equal to 2)
  • MQO predetermined material
  • MQOs include materials represented by the formulas TiO 2 , TiCO, TiCON, VO 2 , VCO, VCON, CrO 2 , CrCO, CrCON, MoO 2 , MoCO, MoCON, MnO 2 , MnCO, MnCON, etc. It will be done.
  • the M may be Ti and the Q may be C.
  • a may be other than 0.
  • the above-mentioned predetermined material may have a peak in the diffraction angle 2 ⁇ in the range of 2° or more and 10° or less in an X-ray diffraction (XRD) pattern.
  • XRD X-ray diffraction
  • MQO has a crystal structure different from a hexagonal system.
  • the crystal structure of MQO can be considered to be anatase type, lepidocrocite type, or a mixture thereof at present.
  • the crystal structure of MQO may be lepidocrocite type.
  • MQO can be produced using the first raw material and the second raw material, for example, as follows.
  • the first raw material contains at least the above M
  • the second raw material contains at least the above Q
  • the first raw material and the second raw material can react in a protic solvent to generate MQO.
  • a material represented by the following formula (2) may be used as the first raw material.
  • M c A 1 d ...(2) (In the formula, M is as above, A1 is at least one element selected from the group consisting of Groups 12, 13, 14, 15 and 16, for example selected from the group consisting of B, C, N, O, Si, P and S. may contain at least one element, c and d are each independently from 1 to 5)
  • the material represented by formula (2) needs to be different from the MQO of the product.
  • the material represented by formula (2) typically does not have a peak in the diffraction angle 2 ⁇ of 2° or more and 10° or less in an X-ray diffraction (XRD) pattern.
  • XRD X-ray diffraction
  • Examples of the first raw material represented by formula (2) include TiB 2 , TiB, TiC, TiN, TiO 2 , Ti 5 Si 3 , Ti 2 SbP, VO 2 , V 2 O 4 , NbC, Nb 2 O 5 , MoO 2 , MoO 3 , MoS 2 , MnO 2 , Mn 3 O 4 , MnCO 3 and the like.
  • a material represented by the following formula (3) may be used as the first raw material.
  • M m A 2 X n ...(3) (In the formula, M is as above, X is at least one element selected from the group consisting of C and N, n is 1 or more and 4 or less, m is greater than n and less than or equal to 5, A 2 is at least one element selected from the group consisting of Groups 12, 13, 14, 15 and 16, usually a Group A element, typically Group IIIA and Group IVA, and more details may contain at least one selected from the group consisting of Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, P, As, S and Cd, preferably Al)
  • the MAX phase has a layer composed of two A atoms located between two layers represented by M m X n (which may have a crystal lattice in which each X is located in an octahed
  • a 2 atomic layer a layer of A 2 atoms
  • the MAX phase is not limited to this.
  • Examples of the first raw material represented by formula (3) include Ti 3 AlC 2 , Ti 3 GaC 2 , Ti 3 SiC 2 and the like.
  • the material represented by formula (2) and the material represented by formula (3) may be used together (for example, as a mixture).
  • An ion-binding substance having a carbon-containing group may be used as the second raw material.
  • the ion-binding substance having a carbon-containing group contains C.
  • Examples of the ion-binding substance include ammonium salts, phosphates, sulfates, and the like.
  • a quaternary ammonium salt may be used as the second raw material.
  • quaternary ammonium salts include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH), tetrabutylammonium hydroxide (TBAH or TBAOH), benzyltrimethylammonium Hydroxide, Tetrabutylammonium Fluoride (TBAF), Tetrabutylammonium Chloride (TBACl), Tetrabutylammonium Bromide (TBAB), Tetrabutylammonium Iodide (TBAI), Benzyltriethylammonium Chloride (BTEAC), Hexadecyltrimethylammonium Bromide , cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), benzethonium chloride, benzalkonium chloride, cetylpyridin
  • ion-binding substances containing P and/or S may be used as the second raw material.
  • the protic solvent may be any solvent as long as it can at least partially dissolve the first raw material and the second raw material, and in particular may be an aqueous solvent.
  • aqueous solvent water, alcohol (eg, ethanol, 1-propanol, isopropanol), carboxylic acid (eg, acetic acid, formic acid), etc. are used.
  • the aqueous solvent may be composed of water and optionally a liquid substance that is compatible with water (eg, a protic solvent other than water), and is preferably water.
  • the first raw material and the second raw material are reacted in a protic solvent.
  • the second raw material may be added to the protic solvent in advance.
  • the proportion of the second raw material to the total of the protic solvent and the second raw material can be, for example, 5% by mass or more, especially 20% by mass or more, and/or can be, for example, 80% by mass or less, especially 50% by mass or less.
  • the first raw material may be further added to the protic solvent to which the second raw material has been added and mixed. In such a mixture, the reaction that produces MQO proceeds.
  • the temperature of the mixture (which may contain reaction products) (reaction temperature) may be, for example, 15° C. or higher, especially 40° C. or higher, and/or for example 100° C.
  • the mixing time may be, for example, one or more days, especially two or more days, and/or it may be, for example, no more than 10 days, especially no more than 7 days.
  • Mixing can be carried out, for example, by rotating and stirring a magnetic stirrer placed in a container while maintaining the reaction temperature with a hot plate stirrer and a hot water bath.
  • the treatment operations and conditions that allow the reaction to proceed are not limited to those described above, and may be appropriately selected depending on the first raw material, second raw material, protic solvent, etc. to be used.
  • MQO MQO
  • the resulting MQO nanofibers can be in the form of nanoribbons extending in nanoscale width.
  • a plurality of MQO nanofibers may be bonded and/or integrated with each other to grow into two-dimensionally extending nanoflakes.
  • a plurality of MQO nanoflakes may overlap each other (eg, due to van der Waals forces) to form a laminate.
  • the generation and growth of such MQO may be considered to be due to a bottom-up synthetic reaction (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • MQO is solid content.
  • MQOs may typically be particles (or powders).
  • the mixture after the reaction may be subjected to post-treatment as appropriate.
  • post-treatments include, for example, washing, impact application (including application of shear force), drying (for example, freeze drying, heat drying), pulverization, and the like.
  • Washing may be performed using a protic solvent. Similar explanations as above may apply for protic solvents, which may be washed with water or alcohol, for example. After washing, separation operations (centrifugation and/or decantation) may be performed. The washing and separation operations can be repeated until the pH of the supernatant after centrifugation becomes, for example, 8 or less.
  • cleaning may be performed using an aqueous solution of a metal salt.
  • the metal salt can be, for example, a halide (fluoride, chloride, bromide, iodide) of an alkali metal (Li, Na, K, etc.), typically LiCl, NaCl, KCl, etc.
  • cleaning may be carried out using, for example, an aqueous metal salt solution having a concentration of 1 to 10 molar.
  • separation operations centrifugation and/or decantation
  • the washing and separation operations can be repeated as necessary until the pH of the supernatant after centrifugation becomes, for example, 8 or less.
  • Shocks such as vibration and/or ultrasound may be applied during and/or after cleaning. This can promote the dispersion of MQO particles (for example, nanofibers/nanoflakes, hereinafter the same). If the MQO particles are aggregated, they can be disintegrated. Such an effect is significantly obtained when impact is applied during cleaning using an aqueous solution of a metal salt (it is thought that the metal cations derived from the metal salt can enter the gaps between the aggregates and disintegrate them). Shock can be applied using, for example, one or more of a handshake, an automatic shaker, a mechanical shaker, a vortex mixer, a homogenizer, an ultrasonic bath, and the like.
  • a separation operation can be performed at any appropriate timing to remove unnecessary liquid components if present.
  • a drying operation typically freeze-drying or thermal drying, may be carried out. Freeze-drying can be performed, for example, by freezing a mixture containing particles of MQO and a liquid component at any suitable temperature (eg, ⁇ 40° C.) and then drying it under a reduced pressure atmosphere. Thermal drying can be carried out, for example, by drying a mixture containing MQO particles and a liquid component at a temperature of 25° C. or higher (for example, 200° C. or lower) under normal pressure or a reduced pressure atmosphere.
  • the pulverization can be carried out using, for example, a mortar and pestle combination, an IKA mill, etc., but is not particularly limited. Grinding may be carried out after drying.
  • particles of MQO can be obtained as a material containing MQO.
  • MQO particles for example, nanofibers (and in some cases, aggregates of MQO nanofibers, such as MQO nanoflakes, which are also collectively referred to as "MQO nanofibers, etc.") can be obtained.
  • MQO is represented by formula (1)
  • the material containing MQO does not need to consist only of the constituent elements of formula (1).
  • the MQO-containing material may optionally include protons and/or metal cations.
  • the MQO-containing material may optionally have a modification or termination T present on its surface selected from the group consisting of hydroxyl groups, chlorine atoms, oxygen atoms, and hydrogen and nitrogen atoms. It may have at least one kind.
  • a material containing MQO may have two or more layers between which ammonium ions (e.g., quaternary ammonium cations) and metal cations ( For example, at least one selected from the group consisting of alkali metal ions and alkaline earth metal ions may be present.
  • ammonium ions e.g., quaternary ammonium cations
  • metal cations For example, at least one selected from the group consisting of alkali metal ions and alkaline earth metal ions may be present.
  • Materials containing MQO may contain unreacted first raw materials and/or second raw materials as impurities, and may also contain substances derived from the first raw materials, second raw materials, and/or protic solvents. may include.
  • N may exist (remain) in any form in the material containing MQO, such as MQO nanofibers.
  • the material containing MQO may include ammonium ions and tetramethylammonium ions.
  • the material containing MQO contains a relatively small amount of residual A atoms, for example, 10% by mass or less with respect to the original A atoms. Good too.
  • the residual amount of A atoms may be preferably 8% by mass or less, more preferably 6% by mass or less. However, even if the residual amount of A atoms exceeds 10% by mass, there may be no problem depending on the usage conditions.
  • Such a supernatant liquid can be made into a slurry containing MQO particles such as MQO nanofibers by directly diluting it with a liquid medium, or by mixing it with a liquid medium after drying.
  • the wick of this embodiment can be manufactured by shaping (molding, cutting, etc.) a material containing MQO, such as MQO nanofibers, into a desired shape and size using any appropriate method.
  • the wick of this embodiment may be a fibrous structure formed using MQO nanofibers or the like.
  • Such fibrous structures can be produced, for example, by applying a slurry containing nanofibers of MQO onto a substrate by any suitable method (e.g., filtration, spraying, bar coating, spin coating, dipping, etc.), drying, and then It can be manufactured by removing the base material.
  • the liquid medium contained in the slurry can be selected as appropriate, and includes, for example, protic solvents (the same explanations as above apply), aprotic solvents (such as tetrahydrofuran, methylene chloride, acetonitrile, acetone, N, N- (dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, etc.), nonpolar solvents (eg, hexane, benzene, toluene, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate), and the like.
  • protic solvents such as tetrahydrofuran, methylene chloride, acetonitrile, acetone, N, N- (dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, etc.
  • nonpolar solvents eg, hexane, benzene, toluene, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate
  • the wick of this embodiment is obtained.
  • the shape and dimensions of the wick of this embodiment can be appropriately selected depending on the desired use.
  • a material containing MQO typically has a peak in the diffraction angle 2 ⁇ of 2° or more and 10° or less in an X-ray diffraction (XRD) pattern.
  • XRD X-ray diffraction
  • a c-axis oriented MQO membrane is installed in the XRD analyzer (for example, as in the example described later, the filter is removed after suction filtration). It is preferable to measure the self-supporting membrane obtained by arranging the surface that was in contact with the filter on the lower side.
  • the material of this embodiment (more specifically, MQO) has a Raman shift of at least 275 to 295 cm -1 , 435 to 295 cm -1 in a Raman spectrum using a laser with a wavelength of 514 nm, although this embodiment is not limited to It may have peaks at 455 cm ⁇ 1 and 665 to 745 cm ⁇ 1 .
  • the material of this embodiment (more specifically, MQO) has a Raman shift of 140 to 160 cm -1 and 275 to 295 cm in a Raman spectrum using a laser with a wavelength of 514 nm. -1 , 435-455 cm -1 , and 665-745 cm -1 .
  • 140 to 160 cm ⁇ 1 is an anatase type peak.
  • the material of this embodiment (more specifically, MQO) has a crystal structure of anatase type, lepidocrocite type, or a mixture of these, although the present embodiment is not limited thereto. More preferably, it has a lepidocrocite crystal structure.
  • the material of this embodiment (more specifically, MQO) has a Raman shift of at least 275 to 295 cm -1 , 435 to 295 cm -1 in a Raman spectrum using a laser with a wavelength of 514 nm, although this embodiment is not limited to It may have peaks at 455 cm -1 and 665 to 745 cm -1 , and when the intensity of each peak is X, Y, and Z, X is the largest.
  • the material of this embodiment (more specifically, MQO) has a Raman shift of at least 180 to 200 cm ⁇ 1 in a Raman spectrum using a laser with a wavelength of 514 nm,
  • a Raman shift of at least 180 to 200 cm ⁇ 1 in a Raman spectrum using a laser with a wavelength of 514 nm When there are peaks at the positions of 275 to 295 cm -1 , 375 to 395 cm -1 , 435 to 455 cm -1 , and 665 to 745 cm -1 and the intensities of each peak are V, X, Y, Z, and W. It may take the form that X is the largest.
  • the Raman spectrum is measured with a Raman spectrometer using a laser beam with a wavelength of 514 nm as an excitation light source (the vertical axis is intensity and the horizontal axis is Raman shift). Peaks in a Raman spectrum can be identified visually or using software used with a Raman spectrometer.
  • the particle size of the particles of MQO can be, for example, 0.01 nm or more, especially 0.1 nm or more, even 1 nm or more, and/or can be, for example, less than 1000 nm, especially 100 nm or less, and even 50 nm or less. Such particles may also be referred to as nanoparticles.
  • the particle morphology of MQO is nanofibers and/or two-dimensional materials.
  • the two-dimensional material includes one or more of nanoflakes and laminates of nanoflakes. In this embodiment, the two-dimensional material is not limited to only nanoflakes and a laminate of nanoflakes.
  • a material comprising MQO typically particles (e.g. nanofibers/nanoflakes) of MQO, e.g. nanofibers of MQO (and optionally aggregates of nanofibers of MQO, e.g. nanoflakes of MQO) ) is provided.
  • MQO nanofibers have a hydrophilic surface and have nano-order cross-sectional dimensions.
  • a wick containing such MQO nanofibers has a large ability to attract (e.g., suck up) a working fluid in a liquid state by capillary action, and therefore can transfer (e.g., suck up) a working fluid in a liquid state at a high speed. .
  • the reason for this is that due to the nano-order cross-sectional dimensions, the volume density of the nanofibers in the wick is high, and the gaps between the nanofibers form a narrow space (flow path for the working fluid).
  • the total surface area of the nanofibers obtained is large, and the hydrophilic surface makes it easier for a working fluid in a liquid state (typically, but not limited to, water) to wet and spread on the surface of the MQO nanofibers. This may be possible.
  • nanofiber of MQO is a solid substance extending in the longitudinal direction, and the external dimensions of a cross section perpendicular to the longitudinal direction (cross-sectional external dimensions) are nano-order (i.e., 1 nm or more and 1000 nm or more). (less than 1 nm) or smaller than that (less than 1 nm, for example, 0.1 nm or more and less than 1 nm).
  • the length of the MQO nanofibers in the longitudinal direction is not particularly limited. That is, the length of the nanofiber in the longitudinal direction is not limited to nano-order (ie, 1 nm or more and less than 1000 nm), but may be micron-order (1 ⁇ m or more and less than 1000 ⁇ m).
  • the cross-sectional dimensions of the nanofibers can be, for example, 0.1 nm or more, especially 1 nm or more, and for example 100 nm or less, especially 50 nm or less, preferably 15 nm or less.
  • a wick including MQO nanofibers or the like having such a small cross-sectional dimension can transport a working fluid in a liquid state at a higher velocity.
  • MQO nanofibers having such small cross-sectional dimensions can be realized.
  • the cross-sectional external dimensions of the MQO nanofibers mean the shortest distance passing through the center in a cross section that traverses the longitudinal direction of the MQO nanofibers.
  • the shape of the cross section of the MQO nanofiber is not particularly limited, but may be approximated by, for example, a rectangle (rectangle, square, etc.) or an ellipse (oblate circle, perfect circle, etc.).
  • the MQO nanofiber is in the form of a nanoribbon
  • its cross-sectional shape can be approximated by a rectangle
  • the cross-sectional external dimension can correspond to the short side length of the rectangle.
  • the MQO nanofiber is in the form of a nanofilament
  • its cross-sectional shape can be approximated by a flat circle
  • the cross-sectional external dimensions can correspond to the short axis length of the flat circle.
  • the BET specific surface area of a material containing MQO such as MQO nanofibers is not particularly limited, but may be, for example, 10 m 2 /g or more and 500 m 2 /g or less.
  • BET specific surface area is the isothermal adsorption curve of nitrogen gas or other gases mentioned above under liquid nitrogen temperature (77 K) by an adsorption method using nitrogen gas or other suitable gas (e.g. krypton (Kr) gas, etc.). It is calculated using the BET formula.
  • a "two-dimensional substance” has a two-dimensionally extending surface (also referred to as a plane or two-dimensional sheet surface), and the maximum dimension of the surface (which may correspond to the "in-plane dimension" of a particle) ), the thickness of which is nano-order (i.e., 1 nm or more and less than 1000 nm) or smaller sub-nano order (less than 1 nm, e.g. 0.1 nm or more and less than 1 nm). mean something
  • the in-plane dimension is not limited to nano-order (ie, 1 nm or more and less than 1000 nm), but may be micron-order (1 ⁇ m or more and less than 1000 ⁇ m).
  • the two-dimensional material includes one or more of nanoflakes and nanoflake stacks, as described above. Nanoflakes may also be referred to as nanosheets or two-dimensional (nano)sheets.
  • the thickness of one layer of nanoflakes can be, for example, 0.01 nm or more, especially 0.8 nm or more, and eg 20 nm or less, especially 3 nm or less.
  • the in-plane dimensions of the nanoflakes may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, especially 1 ⁇ m or more, and for example 200 ⁇ m or less, especially 40 ⁇ m or less. Nanoflakes can be constructed by aggregating nanofibers.
  • a stack of nanoflakes may also be referred to as a multilayer MQO.
  • the distance (interlayer distance or void size) between two adjacent nanoflakes (or two adjacent layers of MQO) is not particularly limited.
  • the above-mentioned dimensions are calculated using a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), or an atomic force microscope (processed by a method such as a focused ion beam (FIB), if necessary).
  • SEM scanning electron microscope
  • TEM transmission electron microscope
  • FIB focused ion beam
  • real space calculated from the number average dimension (number average of at least 40) based on photographs observed with AFM) or the position on the reciprocal lattice space of the (002) plane measured by X-ray diffraction (XRD) method. It can be determined as a distance.
  • XRD X-ray diffraction
  • the cross-sectional external dimensions of MQO nanofibers are determined by exposing the cross-section of a wick containing MQO nanofibers using a method such as a focused ion beam (FIB), and then using a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (SEM) to examine the exposed cross-section. Take an image using a TEM, extract at least 40 MQO nanofibers in which a cross section crossing the longitudinal direction appears, and calculate the number average of their cross-sectional external dimensions. is required.
  • FIB focused ion beam
  • SEM scanning electron microscope
  • SEM transmission electron microscope
  • MQO is not limited to the above forms, but may have any suitable form.
  • a heat transport device refers to a device that transports heat using a phase change of a working fluid.
  • Phase change of the working fluid refers to evaporation and condensation.
  • the heat transport device 20 of the present embodiment includes: A housing 1 having a space inside; A wick 3 disposed within the housing 1; A working fluid (not shown) sealed in the housing 1 in a state where it can come into contact with the wick 3; including.
  • a working fluid (not shown) sealed in the housing 1 in a state where it can come into contact with the wick 3; including.
  • the wick 3 the one described above in the first embodiment is used.
  • FIG. 1 exemplarily shows a case where the heat transport device 20 is a loop-type heat pipe.
  • the housing 1 includes an evaporator 11, a condenser 13, and a gas flow path 15 and a liquid flow path 17 that connect these, respectively.
  • the passage 15 and the liquid flow passage 17 integrally constitute the internal space of the housing 1 .
  • the wick 3 is placed within the evaporator 11.
  • a working fluid (not shown) is sealed in the internal space of the housing 1 .
  • the housing 1 is made of a thermally conductive material (for example, metal) at least in the evaporator 11 and the condenser 13.
  • the working fluid is evaporated in the evaporator 11 (relatively high temperature part) to which heat is supplied from the outside (heat source), and the working fluid in a gaseous state moves in the gas flow path 15,
  • the condenser 13 a relatively low-temperature part
  • heat is released to the outside, and the working fluid, which has become a liquid, passes through the liquid flow path 17 to the evaporator 11 due to the capillary force of the wick 3. be transported (returned).
  • the working fluid circulates within the housing 1 while changing its phase.
  • the flow of the working fluid is schematically shown by dotted line arrows
  • the supply of heat from the outside (heat input) and the radiation of heat to the outside (thermal output) are schematically shown by dotted line arrows.
  • the working fluid in the liquid state can be transported at a high speed, and high heat transport performance can be obtained. , the maximum heat transport amount of the heat transport device 20 is improved.
  • FIG. 1 shows a case where the heat transport device 20 is a loop-type heat pipe, but the heat transport device of this embodiment uses no wick except for using the wick 3 described above in Embodiment 1.
  • the structure of a known heat transport device for example, a tubular heat pipe, a vapor chamber, etc. may be applied.
  • the wick and the heat transport device in an embodiment of the present disclosure have been described above in detail, the present disclosure can be modified in various ways. Note that the wick of the present disclosure may be manufactured by a method different from the manufacturing method in the embodiments described above.
  • Example 1 relates to the wick of Embodiment 1, which uses TiCO nanofibers.
  • ⁇ Preparation of slurry containing TiCO nanofibers First, in a container (100 mL Eyeboy), 1 g of titanium diboride (TiB 2 , manufactured by Alfa Aesar) and 30 mL of a 25% by mass tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution (Tokyo (manufactured by Kasei Kogyo Co., Ltd.). A stirrer tip with a length approximately the same size (35 mm) as the inner diameter of the circular bottom of the container was placed there. While keeping the container at 50° C. in a water bath, the mixture in the container was stirred with a stirrer tip and maintained for 120 hours, thereby allowing the reaction to proceed.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • the reaction mixture in the container was then transferred to a 50 mL centrifuge tube with a stainless steel spatula (without adding any liquid medium such as ethanol or water). Centrifugation was performed using a centrifuge at 3500 G for 5 minutes to sediment the solid content. (i) After centrifugation, discard the supernatant, (ii) add 40 mL of ethanol (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to the remaining sediment in the centrifuge tube, and handshake for 5 minutes (reslurry). (iii) Centrifugation was performed under the same conditions as above. These operations (i) to (iii) were repeated until the pH of the supernatant liquid became 8 or less.
  • the pH of the supernatant liquid became 8 or less, so the supernatant liquid was discarded and the repeating operation was completed.
  • 40 mL of pure water was added to the remaining sediment in the centrifuge tube, and the mixture was shaken and stirred for 15 minutes using an automatic shaker. Thereafter, centrifugation was performed using a centrifuge at 3500 G for 30 minutes, and the supernatant was collected as a sample slurry.
  • the sample slurry obtained corresponds to a slurry containing TiCO nanofibers (see analysis results below).
  • the wick sample prepared above was placed in a petri dish filled with water with the WT surface (1 cm x 100 ⁇ m) vertically placed on the top and bottom surfaces, and placed at a depth of about 1 mm. When it was soaked in water, water was sucked up to the top surface at a speed of 4 mm/s. From this result, the volume of water sucked up by the wick sample per unit area per unit time is 4 ⁇ 10 -3 m 3 /(m 2 s), and therefore the mass of water sucked up per unit area per unit time is , 4 kg/(m 2 ⁇ s) (specific gravity of water: 1000 kg/m 3 ). Since the heat of evaporation of water per unit mass at 25° C.
  • the amount of heat that this wick sample can take away by evaporating water at 25° C. is calculated to be 9768 kW/m 2 . That is, in the wick sample of Example 1, the water transport speed was 4 mm/s, and the water heat transport performance at 25° C. was about 10 4 kW/m 2 .
  • FIG. 3 shows an FE-SEM image. As can be seen from Figure 3, this material had a cross-sectional profile of approximately 5 nm.
  • Comparative Example 1 relates to a wick using particles of MXene, which is a type of two-dimensional material.
  • MAX particles precursor of MXene particles
  • TiC powder, Ti powder, and Al powder all manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyusho Co., Ltd.
  • Al powder all manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyusho Co., Ltd.
  • the mixture was added and mixed for 24 hours.
  • the obtained mixed powder was fired at 1350° C. for 2 hours in an Ar atmosphere.
  • the fired body (block) thus obtained was ground with an end mill to a maximum size of 40 ⁇ m or less.
  • Ti 3 AlC 2 particles were obtained as MAX particles.
  • etching was performed under the following etching conditions to obtain a solid-liquid mixture (slurry) containing a solid component derived from the Ti 3 AlC 2 powder.
  • Etching conditions ⁇ Precursor: Ti 3 AlC 2 (passed through a 45 ⁇ m sieve) ⁇ Etching solution composition: 49%HF 6mL 18 mL H2O HCl (12M) 36mL ⁇ Precursor input amount: 3.0g ⁇ Etching container: 100mL Eye Boy ⁇ Etching temperature: 35°C ⁇ Etching time: 24h ⁇ Stirrer rotation speed: 400 rpm
  • the slurry was divided into two parts, inserted into two 50 mL centrifuge tubes, centrifuged at 3500 G using a centrifuge, and then the supernatant liquid was discarded.
  • the operation of adding 40 mL of pure water to the remaining precipitate in each centrifuge tube, performing centrifugation again at 3500 G, and separating and removing the supernatant liquid was repeated 11 times. After the final centrifugation, the supernatant was discarded and the Ti 3 C 2 T x -water medium clay was obtained.
  • this supernatant liquid was centrifuged using a centrifuge at 4300G for 2 hours, the supernatant liquid was discarded, and a single-layer/poor-layer MXene-containing clay was prepared as a mono-layer/poor-layer MXene-containing sample. I got it.
  • the wick sample prepared above was placed in a petri dish filled with water with the WT surface (1 cm x 100 ⁇ m) vertically placed on the top and bottom surfaces, and placed at a depth of about 1 mm. When it was soaked in water, it was unable to absorb water at all (the suction height was 0 mm).
  • Comparative Example 2 relates to a wick using a sintered body (porous metal sintered body) of metal powder (copper powder).
  • wick Copper powder with an average particle size D50 of 50 ⁇ m was used as the metal powder, and acrylic resin (binder) and copper powder were mixed at a volume ratio of 1:1.
  • the resulting mixture was heat treated at 400° C. for 1 hour to burn off the acrylic resin and obtain a porous metal sintered body.
  • the obtained porous metal sintered body was cut to obtain a wick sample having a width (W) of 1 cm, a length (L) of 2 cm, and a thickness (T) of 100 ⁇ m.
  • wick sample prepared above was placed in a petri dish filled with water with the WT surface (1 cm x 100 ⁇ m) vertically placed on the top and bottom surfaces, and placed at a depth of about 1 mm. When it was soaked in water, water was sucked up to the top surface at a speed of 0.5 mm/s. From this result, the wick sample of Comparative Example 2 has a water transfer rate of 0.5 mm/s, and according to the same calculation as Example 1, the water heat transfer performance at 25°C is approximately 10 3 kW/m. It was 2 .
  • Comparative Example 3 relates to a wick using a sintered body (porous metal sintered body) of metal powder (titanium powder).
  • the wick of the present disclosure can be used in a heat transport device that utilizes phase change of a working fluid to transport the working fluid by capillary force.
  • the heat transport device of the present disclosure can be incorporated into an electronic device and used to release (remove) heat from a heat source of the electronic device.
  • the wick and heat transport device of the present disclosure can be used not only in these applications but also in any suitable application.
  • a wick used for heat transport The formula below: MQ a O b (wherein M is at least one element selected from the group consisting of Groups 3, 4, 5, 6, and 7; Q is at least one element selected from the group consisting of Groups 12, 13, 14, 15 and 16 (excluding O), a is 0 or more and 2 or less, b is greater than 0 and less than or equal to 2)
  • a heat transport device that utilizes phase change of a working fluid A housing having a space inside; The wick according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, disposed within the housing; a working fluid sealed within the housing so as to be in contact with the wick; heat transport equipment, including

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Abstract

熱輸送のために使用されるウィックであって、式：ＭＱａＯｂ（式中、Ｍは、第３、４、５、６および７族からなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、Ｑは、第１２、１３、１４、１５および１６族からなる群より選択される少なくとも１種の元素（但し、Ｏを除く）であり、ａは、０以上２以下であり、ｂは、０より大きく、２以下である）で表される材料のナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料を含む、ウィック。

Description

ウィックおよび熱輸送装置
　本開示は、ウィックおよび熱輸送装置に関し、より詳細には、熱輸送のために使用されるウィック、および作動流体の相変化を利用した熱輸送装置に関する。
　従来、ヒートパイプやベーパーチャンバー等の、作動流体の相変化（より詳細には、蒸発および凝縮）を利用した熱輸送装置が知られている。かかる熱輸送装置においては、液体状態の作動流体を毛細管力（毛細管現象による吸引力）により移送するウィックが使用されている。
　例えば、特許文献１には、平均粒径が２０μｍ以上２００μｍ以下の金属粒子の焼結体をウィックとして用いることが記載されている。また例えば、特許文献２には、炭素繊維および／または酸化繊維を含む繊維構造体の少なくとも一部に炭素質多孔体が充填された繊維含有多孔体であって、炭素質多孔体の細孔径分布において細孔径１０μｍ以下の領域に少なくとも１つのピークを有する繊維含有多孔体をウィックとして用いることが記載されている。
特開２０２２－２７３１０号公報 特開２０２０－１１２３２６号公報
Hussein O. Badr, et al., "Bottom-up, scalable synthesis of anatase nanofilament-based two-dimensional titanium carbo-oxide flakes", Materials Today (2021) https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.10.033
　上述したような熱輸送装置は、熱伝導性を少なくとも部分的に有する筐体を用い、筐体内にウィックが配置されるとともに作動流体が封入された構成を有する。筐体内では、外部から熱が供給される比較的高温の部分において作動流体が蒸発し、気体状態になった作動流体は筐体内を移動し、比較的低温の部分において凝縮することで熱を外部へ放出し、液体状態になった作動流体は比較的高温の部分へとウィックの毛細管力により移送される（戻される）。
　近年、熱輸送装置が組み込まれ得る電子機器の小型化等により、熱輸送装置には熱輸送性能の一層の向上が求められている。従来一般的に、気体状態の作動流体が筐体内を移動する速度より、液体状態の作動流体がウィックの毛細管力により移送される速度のほうが小さく、熱輸送装置の熱輸送性能は、液体状態の作動流体がウィックの毛細管力により移送される速度により制限され得る。熱輸送装置の熱輸送性能を向上させるためには、ウィックにおける液体状態の作動流体の移送速度は、より大きいほうが望ましい。
　本開示の目的は、液体状態の作動流体の移送速度が大きい、新規なウィックを提供することにある。本開示の更なる目的は、かかるウィックを用いた新規な熱輸送装置を提供することにある。
　本開示の１つの要旨によれば、熱輸送のために使用されるウィックであって、
　以下の式：
　　ＭＱａＯｂ
　（式中、Ｍは、第３、４、５、６および７族からなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
　　Ｑは、第１２、１３、１４、１５および１６族からなる群より選択される少なくとも１種の元素（但し、Ｏを除く）であり、
　　ａは、０以上２以下であり、
　　ｂは、０より大きく、２以下である）
で表されるナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料
を含む、ウィックが提供される。
　本開示のもう１つの要旨によれば、作動流体の相変化を利用した熱輸送装置であって、
　内部に空間を有する筐体と、
　前記筐体内に配置された、前記ウィックと、
　前記ウィックと接触可能な状態で、前記筐体内に封入された作動流体と、
を含む、熱輸送装置が提供される。
　本開示によれば、液体状態の作動流体の移送速度が大きい、新規なウィックが提供される。更に、本開示によれば、かかるウィックを用いた新規な熱輸送装置が提供される。
本開示の１つの実施形態における熱輸送装置の概略模式断面図である。 実施例１において製造した材料（ＴｉＣＯ）のＸＲＤパターンを示す。 実施例１において製造した材料（ＴｉＣＯ）のＦＥ－ＳＥＭ像を示す。
　以下、本開示の実施形態におけるウィックおよび熱輸送装置について詳述するが、本開示はこれら実施形態に限定されるものではない。
（実施形態１：ウィック）
　本実施形態は、ウィックに関する。本開示において、「ウィック」は、熱輸送のために使用される部材を意味する。より詳細には、「ウィック」は、液体状態の作動流体を毛細管力により移送可能な部材を意味する。
　本実施形態において、ウィックは、ナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料、を含む。本開示において、単に「材料」という場合、「ナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料」（換言すれば、ナノファイバーおよび２次元物質の少なくともいずれかを含む材料）を意味するものとする。本実施形態において、ナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料は、代表的には、固形分であり、かつ、バインダー等（例えばポリマー）を含まない材料を意味する。ナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料は、狭義には、ナノファイバーおよび２次元物質の少なくともいずれかから実質的に成る材料（不可避的に混入し得る他の物体や不純物等を含んでいてよい）を意味し得る。しかしながら、ナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料は、これらに限定されない。
　本実施形態のウィックに含まれる材料は、所定の材料（物質）のナノファイバー（またはナノフィラメント、以下も同様）および／または２次元物質である。本実施形態において使用可能な所定の材料は、以下の式（１）で表されるものである。
　　ＭＱａＯｂ　　・・・（１）
　（式中、Ｍは、第３、４、５、６および７族からなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、いわゆる早期遷移金属、例えばＳｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＭｎからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含み得、好ましくは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、ＭｏおよびＭｎからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含み得、
　　Ｑは、第１２、１３、１４、１５および１６族からなる群より選択される少なくとも１種の元素（但し、Ｏを除く）であり、例えばＢ、Ｃ、Ｎ、Ｓｉ、ＰおよびＳからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含み得、
　　ａは、０以上２以下であり、
　　ｂは、０より大きく、２以下である）
　上記所定の材料を、以下、単に「ＭＱＯ」とも称する。ＭＱＯの例としては、ＴｉＯ２、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＯＮ、ＶＯ２、ＶＣＯ、ＶＣＯＮ、ＣｒＯ２、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＯＮ、ＭｏＯ２、ＭｏＣＯ、ＭｏＣＯＮ、ＭｎＯ２、ＭｎＣＯ、ＭｎＣＯＮなどの式で表される材料が含まれる。例えば、式（１）において、前記ＭがＴｉであり、前記ＱがＣであってよい。また例えば、式（１）において、前記ａが０でないものであってよい。
　上記所定の材料は、代表的には、Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンにおいて回折角２θが２°以上１０°以下の範囲にピークを有し得る。
　ＭＱＯは、六方晶系とは異なる結晶構造を有する。本実施形態はいかなる理論によっても拘束されないが、ＭＱＯの結晶構造は、現時点では、アナターゼ型またはレピドクロサイト型あるいはこれらが混在したものであると考えられ得る。例えば、ＭＱＯの結晶構造は、レピドクロサイト型であってよい。
　ＭＱＯは、例えば次のようにして、第１原料および第２原料を用いて製造可能である。第１原料は、少なくとも上記Ｍを含有し、第２原料は、少なくとも上記Ｑを含有し、第１原料および第２原料は、プロトン性溶媒中で反応してＭＱＯを生成させ得るものである。
　第１原料として、以下の式（２）で表される材料が使用され得る。
　ＭｃＡ１ ｄ　　・・・（２）
（式中、Ｍは、上記の通りであり、
　Ａ１は、第１２、１３、１４、１５および１６族からなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、例えばＢ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、ＰおよびＳからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含み得、
　ｃおよびｄは、それぞれ互いに独立して、１以上５以下である）
　但し、式（２）で表される材料は、生成物のＭＱＯと相違することを要する。式（２）で表される材料は、代表的には、Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンにおいて回折角２θが２°以上１０°以下の範囲にピークを有しないものであり得る。
　式（２）で表される第１原料の例には、ＴｉＢ２、ＴｉＢ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＯ２、Ｔｉ５Ｓｉ３、Ｔｉ２ＳｂＰ、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ４、ＮｂＣ、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｏＯ２、ＭｏＯ３、ＭｏＳ２、ＭｎＯ２、Ｍｎ３Ｏ４、ＭｎＣＯ３などが含まれる。第１原料として使用可能なＭｎＯ２は、ＸＲＤパターンにおいて、２θ＝１３°付近にピークを有し、２θが２°以上１０°以下の範囲にピークを有しない。
　あるいは、または上記に加えて、第１原料として、以下の式（３）で表される材料（以下、単に「ＭＡＸ相」または「ＭＡＸ原料」とも言う）が使用され得る。
　　ＭｍＡ２Ｘｎ　　・・・（３）
　（式中、Ｍは、上記の通りであり、
　　Ｘは、ＣおよびＮからなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
　　ｎは、１以上４以下であり、
　　ｍは、ｎより大きく、５以下であり、
　　Ａ２は、第１２、１３、１４、１５および１６族からなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、通常はＡ族元素、代表的にはIIIA族およびIVA族であり、より詳細にはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、ＳおよびＣｄからなる群より選択される少なくとも１種を含み得、好ましくはＡｌである）
　ＭＡＸ相は、ＭｍＸｎで表される２つの層（各ＸがＭの八面体アレイ内に位置する結晶格子を有し得る）の間に、Ａ２原子により構成される層が位置した結晶構造を有する。ＭＡＸ相は、代表的にｍ＝ｎ＋１の場合、ｎ＋１層のＭ原子の層の各間にＸ原子の層が１層ずつ配置され（これらを合わせて「ＭｍＸｎ層」とも称する）、ｎ＋１番目のＭ原子の層の次の層としてＡ２原子の層（「Ａ２原子層」）が配置された繰り返し単位を有する。しかしながら、ＭＡＸ相はこれに限定されない。
　式（３）で表される第１原料の例には、Ｔｉ３ＡｌＣ２、Ｔｉ３ＧａＣ２、Ｔｉ３ＳｉＣ２などが含まれる。
　第１原料として、式（２）で表される材料と、式（３）で表される材料とが一緒に（例えば混合物として）使用されてもよい。
　第２原料として、炭素含有基を有するイオン結合性物質が使用され得る。炭素含有基を有するイオン結合性物質は、Ｃを含有する。イオン結合性物質は、例えばアンモニウム塩、リン酸塩、硫酸塩等が挙げられる。
　より詳細には、第２原料として、第四級アンモニウム塩が使用され得る。第四級アンモニウム塩の例には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＥＡＨ）、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド（ＴＰＡＨ）、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＢＡＨまたはＴＢＡＯＨ）、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムフルオリド（ＴＢＡＦ）、テトラブチルアンモニウムクロリド（ＴＢＡＣｌ）、テトラブチルアンモニウムブロミド（ＴＢＡＢ）、テトラブチルアンモニウムヨージド（ＴＢＡＩ）、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド（ＢＴＥＡＣ）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）、ベンゼトニウムクロリド、ベンザルコニウムクロリド、セチルピリジニウムクロリド（ＣＰＣ）などが含まれる。なかでも、ＴＭＡＨ、ＴＢＡＯＨが好ましい。
　あるいは、または上記に加えて、第２原料として、Ｐおよび／またはＳ等を含有する他のイオン結合性物質が使用され得る。
　プロトン性溶媒は、第１原料および第２原料を少なくとも部分的に溶解させ得るものであればよく、特に水性溶媒であり得る。プロトン性溶媒としては、水、アルコール（例えばエタノール、１－プロパノール、イソプロパノール）、カルボン酸（例えば酢酸、ギ酸）などが用いられる。水性溶媒は、水および場合により水と相溶性の液状物質（例えば水以外のプロトン性溶媒）から構成され得、好ましくは水である。
　第１原料と第２原料とをプロトン性溶媒中にて反応させる。第２原料は、予めプロトン性溶媒に対して添加され得る。プロトン性溶媒および第２原料の合計に対する第２原料の割合は、例えば５質量％以上、特に２０質量％以上であり得、および／または、例えば８０質量％以下、特に５０質量％以下であり得る。第２原料が添加されたプロトン性溶媒に、更に第１原料が添加されて、混合され得る。かかる混合物において、ＭＱＯを生成する反応が進行する。混合物（反応生成物を含み得る）の温度（反応温度）は、例えば１５℃以上、特に４０℃以上であり、および／または、例えば１００℃以下、特に８０℃以下であり得る。混合時間（反応時間）は、例えば１日以上、特に２日以上であり得、および／または、例えば１０日以下、特に７日以下であり得る。混合は、例えば、ホットプレートスターラーと温水浴により反応温度を保ちながら、容器中に投入した磁気攪拌子を、マグネティックスターラーを用いて回転撹拌することで実施され得る。しかしながら、反応を進行させ得る処理操作および条件（温度、時間等）は、上記に限定されず、使用する第１原料、第２原料およびプロトン性溶媒等に応じて適宜選択してよい。
　上記反応により、ＭＱＯが生成し、やがてＭＱＯのナノファイバーに、更にはＭＱＯのナノフレークに成長し得る。本開示を限定するものではないが、得られるＭＱＯのナノファイバーは、ナノスケールの幅で延在するナノリボンの形態であり得る。また、複数のＭＱＯのナノファイバー（例えばナノリボン）が、互いに結合および／または一体化して２次元状に延在するナノフレークに成長していてもよい。また、複数のＭＱＯのナノフレークが、（例えばファンデルワールス力により）互いに重なり合って積層体を構成していてもよい。本開示はいかなる理論によっても拘束されないが、かかるＭＱＯの生成および成長は、ボトムアップ型の合成反応によるものと考えられ得る（例えば非特許文献１を参照のこと）。
　本開示において、ＭＱＯは、固形分である。ＭＱＯは、代表的には粒子（または粉末）であり得る。
　反応後の混合物（反応混合物とも言う）は、適宜、後処理に付してよい。かかる後処理として、例えば洗浄、衝撃付与（せん断力付与も含まれる）、乾燥（例えばフリーズドライ、熱乾燥）、粉砕等が挙げられる。
　洗浄は、プロトン性溶媒を使用して実施されてよい。プロトン性溶媒について、上述と同様の説明が当て嵌まり得、プロトン性溶媒は、例えば、水またはアルコールで洗浄されてよい。洗浄後、分離操作（遠心分離および／またはデカンテーション）を行い得る。遠心分離した後の上澄み液のｐＨが、例えば８以下になるまで、洗浄および分離操作を繰返し実施し得る。
　場合により、上記洗浄に代えて、または加えて、金属塩の水溶液を使用して洗浄を実施してよい。金属塩は、例えば、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等）のハロゲン化物（フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物）、代表的には、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌなどであり得る。具体的には、例えば、１～１０モル濃度の金属塩水溶液を使用して洗浄を実施してよい。洗浄後、分離操作（遠心分離および／またはデカンテーション）を行い得る。この場合にも、遠心分離した後の上澄み液のｐＨが、例えば８以下になるまで、洗浄および分離操作を必要に応じて繰返し実施し得る。
　洗浄の間および／またはその後に、振動および／または超音波などの衝撃を付与してよい。これにより、ＭＱＯの粒子（例えばナノファイバー／ナノフレーク、以下同様）の分散等を促進することができる。ＭＱＯの粒子が凝集していた場合には、これを解砕することができる。かかる効果は、金属塩の水溶液を用いて洗浄する間に衝撃を加える場合に顕著に得られる（金属塩に由来する金属カチオンが凝集体の隙間に入り込んで解砕できると考えらえる）。衝撃は、例えばハンドシェイク、オートマチックシェイカー、機械式振とう機、ボルテックスミキサー、ホモジナイザーおよび超音波バス等のいずれか１つ以上を使用して付与することができる。
　ＭＱＯの粒子は固形分であるので、存在する場合に不要な液体成分を除去するために、任意の適切なタイミングで分離操作を実施し得る。最後の分離操作として、例えば、乾燥操作、代表的には、フリーズドライまたは熱乾燥を実施してよい。フリーズドライは、例えば、ＭＱＯの粒子と液体成分を含む混合物を任意の適切な温度（例えば－４０℃）で凍結させ、その後、減圧雰囲気下で乾燥させることにより、実施され得る。熱乾燥は、例えば、ＭＱＯの粒子と液体成分を含む混合物を常圧または減圧雰囲気下で、２５℃以上（例えば２００℃以下）の温度で乾燥させることにより、実施され得る。粉砕は、特に限定されないが、例えば乳鉢と乳棒の組み合わせ、あるいはＩＫＡミル等を用いて実施され得る。乾燥後に粉砕を実施してもよい。
　以上により、ＭＱＯを含む材料として、ＭＱＯの粒子を得ることができる。ＭＱＯの粒子として、例えばナノファイバー（および場合によりＭＱＯのナノファイバーの集合体、例えばＭＱＯのナノフレーク、これらを総称して「ＭＱＯのナノファイバー等」とも言う）を得ることができる。
　ＭＱＯは、式（１）で表されるが、ＭＱＯを含む材料（代表的には、ＭＱＯの粒子）は、式（１）の構成元素のみから成ることを要するものではない。本開示を限定するものではないが、ＭＱＯを含む材料は、場合により、プロトンおよび／または金属カチオンを含んでいてもよい。また、本開示を限定するものではないが、ＭＱＯを含む材料は、場合により、その表面に存在する修飾または終端Ｔとして、水酸基、塩素原子、酸素原子および水素原子および窒素原子からなる群より選択される少なくとも１種を有していてよい。また、ＭＱＯを含む材料（代表的には、ＭＱＯの粒子）は、２つ以上の層を有していてよく、これら層の間に、アンモニウムイオン（例えば第四級アンモニウムカチオン）および金属カチオン（例えばアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン）からなる群より選択される少なくとも１種が存在していてよい。
　ＭＱＯのナノファイバー等のＭＱＯを含む材料は、不純物として、未反応の第１原料および／または第２原料を含み得、また、第１原料、第２原料および／またはプロトン性溶媒に由来する物質を含み得る。例えば、第２原料として第四級アンモニウム塩を使用した場合、ＭＱＯのナノファイバー等のＭＱＯを含む材料に、Ｎが任意の形態で存在（残留）していてもよい。本実施形態を限定するものではないが、ＭＱＯを含む材料は、アンモニウムイオン、テトラメチルアンモニウムイオンを含んでいてよい。また例えば、第１原料として、ＭＡＸ原料を使用した場合、本開示において、ＭＱＯを含む材料は、残留するＡ原子を比較的少量、例えば元のＡ原子に対して１０質量％以下で含んでいてもよい。Ａ原子の残留量は、好ましくは８質量％以下、より好ましくは６質量％以下であり得る。しかしながら、Ａ原子の残留量は、１０質量％を超えていたとしても、使用条件等によっては問題がない場合もあり得る。
　ＭＱＯのナノファイバー等のＭＱＯを含む材料をより高い純度で得るためには、洗浄および遠心分離を複数回繰返し、最終の遠心分離後に上澄み液を回収することが好ましい。かかる上澄み液は、そのままで、または液状媒体で適宜希釈して、あるいは乾燥後に液状媒体と混合して、ＭＱＯのナノファイバー等のＭＱＯの粒子を含むスラリーとすることができる。
　本実施形態のウィックは、ＭＱＯのナノファイバー等のＭＱＯを含む材料を、任意の適切な方法で所望の形状および寸法に造形（成形、切断等）することにより製造され得る。代表的には、本実施形態のウィックは、ＭＱＯのナノファイバー等を用いて形成される繊維構造体であってよい。かかる繊維構造体は、例えば、ＭＱＯのナノファイバーを含むスラリーを、任意の適切な方法（例えばろ過、スプレー、バーコート、スピンコート、浸漬など）で基材上に適用し、乾燥させ、その後、基材を除去することにより製造され得る。上記スラリーに含まれる液状媒体は、適宜選択可能であり、例えばプロトン性溶媒（上述と同様の説明が当て嵌まり得る）、非プロトン性溶媒（例えばテトラヒドロフラン、塩化メチレン、アセトニトリル、アセトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなど）、非極性溶媒（例えばヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル）などが用いられ得る。
　以上により、本実施形態のウィックが得られる。本実施形態のウィックの形状および寸法は、所望される用途に応じて適宜選択され得る。
　上述のように、ＭＱＯを含む材料は、代表的には、Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンにおいて回折角２θが２°以上１０°以下の範囲にピークを有し得る。本開示はいかなる理論によっても拘束されないが、ＭＱＯを含む材料が、ＸＲＤパターンにおいて２θ＝２°以上１０°以下の範囲にピークを有することは、かかるＭＱＯが、周知の金属酸化物とは異なる結晶構造を有することを意味していると考えられる。
　なお、本開示において、ＸＲＤパターンは、特性Ｘ線としてＣｕＫα線（＝約１．５４Å）を使用して、ＸＲＤ分析装置にてθ軸方向スキャンにより得られるパターン（縦軸が強度で、横軸が２θ）であり、「ＸＲＤプロファイル」とも称され得る。ＸＲＤパターンにおけるピークは、目視により、またはＸＲＤ分析装置と共に使用されるソフトウェアを用いて認定可能である。２θの低角度域においてＸＲＤパターンをできるだけ正確に測定するには、ＸＲＤ分析装置に、ｃ軸配向したＭＱＯの膜を設置して（例えば、後述する実施例のように、吸引ろ過後にフィルターを除去して得られる自立膜を、フィルターと接していた面を下側に配置して）測定することが好ましい。
　本実施形態を限定するものではないが、例えば、本実施形態の材料（より詳細にはＭＱＯ）は、波長５１４ｎｍのレーザーを用いたラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが少なくとも２７５～２９５ｃｍ－１、４３５～４５５ｃｍ－１、および６６５～７４５ｃｍ－１の位置にピークを有し得る。
　本実施形態を限定するものではないが、例えば、本実施形態の材料（より詳細にはＭＱＯ）は、波長５１４ｎｍのレーザーを用いたラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが１４０～１６０ｃｍ－１、２７５～２９５ｃｍ－１、４３５～４５５ｃｍ－１、および６６５～７４５ｃｍ－１の位置にピークを有し得る。なお、１４０～１６０ｃｍ－１はアナターゼ型のピークである。
　本実施形態を限定するものではないが、例えば、本実施形態の材料（より詳細にはＭＱＯ）は、アナターゼ型またはレピドクロサイト型あるいはこれらが混在した結晶構造を有する。より好ましくは、レピドクロサイト型の結晶構造を有する。
　本実施形態を限定するものではないが、例えば、本実施形態の材料（より詳細にはＭＱＯ）は、波長５１４ｎｍのレーザーを用いたラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが少なくとも２７５～２９５ｃｍ－１、４３５～４５５ｃｍ－１、および６６５～７４５ｃｍ－１の位置にピークを有し、それぞれのピークの強度をＸ、Ｙ、Ｚとした場合にＸが最も大きい、との態様を取り得る。
　本実施形態を限定するものではないが、さらに好ましくは、本実施形態の材料（より詳細にはＭＱＯ）は、波長５１４ｎｍのレーザーを用いたラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが少なくとも１８０～２００ｃｍ－１、２７５～２９５ｃｍ－１、３７５～３９５ｃｍ－１、４３５～４５５ｃｍ－１、および６６５～７４５ｃｍ－１の位置にピークを有し、それぞれのピークの強度をＶ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗとした場合にＸが最も大きい、との態様を取り得る。
　なお、本開示において、ラマンスペクトルは、励起光源として波長５１４ｎｍのレーザー光を使用して、ラマン分光分析装置にて測定されるもの（縦軸が強度で、横軸がラマンシフト）である。ラマンスペクトルにおけるピークは、目視により、またはラマン分光分析装置と共に使用されるソフトウェアを用いて認定可能である。
　ＭＱＯの粒子の粒径は、例えば０．０１ｎｍ以上、特に０．１ｎｍ以上、更に１ｎｍ以上であり得、および／または、例えば１０００ｎｍ未満、特に１００ｎｍ以下、更に５０ｎｍ以下であり得る。かかる粒子は、ナノ粒子とも称され得る。
　ＭＱＯの粒子の形態は、ナノファイバーおよび／または２次元物質である。２次元物質には、ナノフレークおよびナノフレークの積層体のうちの１以上が包含される。本実施形態において、２次元物質は、ナノフレークおよびナノフレークの積層体のみに限定されない。
　本実施形態によれば、ＭＱＯを含む材料、代表的にはＭＱＯの粒子（例えばナノファイバー／ナノフレーク）、例えばＭＱＯのナノファイバー（および場合によりＭＱＯのナノファイバーの集合体、例えばＭＱＯのナノフレーク）を含むウィックが提供される。例えばＭＱＯのナノファイバーは、親水性表面を有し、かつ、ナノオーダーの断面外形寸法を有する。かかるＭＱＯのナノファイバーを含むウィックは、液体状態の作動流体を毛細管現象により吸引する力（例えば吸い上げる力）が大きく、よって、液体状態の作動流体を大きい速度で移送する（例えば吸い上げる）ことができる。その理由は、ナノオーダーの断面外形寸法により、ウィックにおけるナノファイバーの体積密度が高く、ナノファイバーの隙間により狭い空間（作動流体の流路）が形成されるとともに、液体状態の作動流体と接触し得るナノファイバーの全表面積が大きくなること、親水性表面により、液体状態の作動流体（代表的には水であるが、これに限定されない）がＭＱＯのナノファイバーの表面に対して濡れ広がり易くなることによると考えられる。
　本開示においてＭＱＯの「ナノファイバー」とは、長手方向に延在した固体物であって、長手方向に対して垂直な断面の外形寸法（断面外形寸法）が、ナノオーダー（即ち、１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満）またはそれより小さいサブナノオーダー（１ｎｍ未満、例えば０．１ｎｍ以上１ｎｍ未満）であるものを意味する。ＭＱＯのナノファイバーの長手方向の長さは、特に限定されない。すなわち、ナノファイバーの長手方向の長さは、ナノオーダー（即ち、１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満）に限定されず、ミクロンオーダー（１μｍ以上１０００μｍ未満）であってもよい。ナノファイバーの断面外形寸法は、例えば０．１ｎｍ以上、特に１ｎｍ以上で、例えば１００ｎｍ以下、特に５０ｎｍ以下、好ましくは１５ｎｍ以下であり得る。このように小さい断面外形寸法を有するＭＱＯのナノファイバー等を含むウィックは、液体状態の作動流体をより大きい速度で移送することができる。本実施形態を限定するものではないが、上述した製造方法によれば、このように小さい断面外形寸法を有するＭＱＯのナノファイバーが実現可能である。
　本開示において、ＭＱＯのナノファイバーの断面外形寸法は、ＭＱＯのナノファイバーの長手方向を横切る断面において、中心を通る最短距離を意味する。ＭＱＯのナノファイバーの断面の形状は、特に限定されないが、例えば矩形（長方形、正方形等）、楕円形（扁平円、真円等）で近似され得る。ＭＱＯのナノファイバーが、ナノリボンの形態である場合、その断面の形状は、長方形で近似され得、断面外形寸法は、長方形の短辺長さに相当し得る。ＭＱＯのナノファイバーが、ナノフィラメントの形態である場合、その断面の形状は、扁平円で近似され得、断面外形寸法は、扁平円の短径長さに相当し得る。
　ＭＱＯのナノファイバー等のＭＱＯを含む材料のＢＥＴ比表面積は、特に限定されないが、例えば１０ｍ２／ｇ以上５００ｍ２／ｇ以下であり得る。ＢＥＴ比表面積は、窒素ガスまたは他の適切なガス（例えばクリプトン（Ｋｒ）ガス等）を用いた吸着法により、液体窒素温度（７７Ｋ）下での、窒素ガスまたは上記他のガスの等温吸着曲線からＢＥＴ式を用いて計算される。
　本開示において「２次元物質」とは、２次元的に延在した表面（平面、２次元シート面ともいう）を有し、該表面の最大寸法（粒子の「面内寸法」に対応し得る）に対して厚さが比較的小さい固体物であって、厚さが、ナノオーダー（即ち、１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満）またはそれより小さいサブナノオーダー（１ｎｍ未満、例えば０．１ｎｍ以上１ｎｍ未満）であるものを意味する。前記面内寸法は、ナノオーダー（即ち、１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満）に限定されず、ミクロンオーダー（１μｍ以上１０００μｍ未満）であってもよい。２次元物質には、前述の通りナノフレークおよびナノフレークの積層体のうちの１以上が包含される。ナノフレークは、ナノシートまたは２次元（ナノ）シートとも称され得る。ナノフレークの１層の厚さは、例えば０．０１ｎｍ以上、特に０．８ｎｍ以上で、例えば２０ｎｍ以下、特に３ｎｍ以下であり得る。ナノフレークの面内寸法は、例えば０．１μｍ以上、特に１μｍ以上で、例えば２００μｍ以下、特に４０μｍ以下であり得る。ナノフレークは、ナノファイバーが集合することにより構成され得る。
　ナノフレークの積層体は、多層ＭＱＯとも称され得る。隣接する２つのナノフレーク（または隣接する２層のＭＱＯ）の間の距離（層間距離または空隙寸法）は、特に限定されない。
　なお、上述した各寸法は、（必要な場合には、集束イオンビーム（ＦＩＢ）などの方法により加工して）走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）または原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）にて観察される写真に基づく数平均寸法（少なくとも４０個の数平均）、あるいはＸ線回折（ＸＲＤ）法により測定した（００２）面の逆格子空間上の位置より計算した実空間における距離として求められ得る。本開示において、例えばＭＱＯのナノファイバーの断面外形寸法は、ＭＱＯのナノファイバーを含むウィックの断面を集束イオンビーム（ＦＩＢ）などの方法により露出させ、露出した断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影し、得られた像において、ＭＱＯのナノファイバーの長手方向を横切る断面が現れているものを少なくとも４０個抽出し、それらの断面外形寸法の数平均を算出することで求められる。
　しかしながら、本開示において、ＭＱＯは、上記の形態に限定されず、任意の適切な形態を有し得ることに留意されるべきである。
（実施形態２：熱輸送装置）
　本実施形態は、熱輸送装置に関する。本開示において、「熱輸送装置」は、作動流体の相変化を利用して熱を輸送する装置を意味する。作動流体の相変化は、蒸発および凝縮を意味する。
　図１を参照して、本実施形態の熱輸送装置２０は、
　内部に空間を有する筐体１と、
　筐体１内に配置されたウィック３と、
　ウィック３と接触可能な状態で、筐体１内に封入された作動流体（図示せず）と、
を含む。ウィック３は、実施形態１にて上述したものを使用する。
　本実施形態を限定するものではないが、図１は、熱輸送装置２０がループ型ヒートパイプである場合を例示的に示す。図示する例において、筐体１は、蒸発器１１と、凝縮器１３と、これらの間をそれぞれ連結する気体流路１５および液体流路１７とを含み、蒸発器１１、凝縮器１３、気体流路１５および液体流路１７は、筐体１の内部空間を一体的に構成している。ウィック３は、蒸発器１１内に配置される。作動流体（図示せず）は、筐体１の内部空間に封入されている。筐体１は、少なくとも蒸発器１１および凝縮器１３において、熱伝導性を有する材料（例えば金属）から構成される。
　筐体１内では、外部（熱源）から熱が供給される蒸発器１１（比較的高温の部分）において作動流体が蒸発し、気体状態になった作動流体は気体流路１５内を移動し、凝縮器１３（比較的低温の部分）において凝縮することで熱を外部へ放出し、液体状態になった作動流体は、ウィック３の毛細管力により、液体流路１７を通って蒸発器１１へと移送される（戻される）。これにより、作動流体は、相変化しながら筐体１内にて循環する。図１において、作動流体の流れを点線矢印にて模式的に示し、外部からの熱の供給（熱入力）および外部への放熱（熱出力）を波線矢印にて模式的に示す。
　本実施形態によれば、熱輸送装置２０において、実施形態１にて上述したウィック３を用いているので、液体状態の作動流体を大きい速度で移送することができ、高い熱輸送性能が得られ、熱輸送装置２０の最大熱輸送量が向上する。
　図１に示す例では、熱輸送装置２０がループ型ヒートパイプである場合を示したが、本実施形態の熱輸送装置は、実施形態１にて上述したウィック３を用いること以外は、ウィックを備える既知の熱輸送装置（例えば管型ヒートパイプ、ベーパーチャンバーなど）の構成を適用したものであってよい。
　以上、本開示のある実施形態におけるウィックおよび熱輸送装置について詳述したが、本開示は種々の改変が可能である。なお、本開示のウィックは、上述の実施形態における製造方法とは異なる方法によって製造されてもよいことに留意されたい。
（実施例１）
　実施例１は、実施形態１のウィックであって、ＴｉＣＯのナノファイバーを使用したウィックに関する。
　・ＴｉＣＯナノファイバーを含むスラリーの調製
　まず、容器（１００ｍＬアイボーイ）に、二ホウ化チタン（ＴｉＢ２、Alfa Aesar社製）１ｇと、２５質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液３０ｍＬ（東京化成工業株式会社製）とを投入した。そこに、容器の円形底面の内径とほぼ同じサイズ（３５ｍｍ）の長さのスターラーチップを入れた。容器を水浴で５０℃に保ちながら、容器内の混合物をスターラーチップで攪拌し１２０時間維持し、これにより反応を進行させた。次に、容器内の反応混合物を（エタノールや水等の液状媒体を添加することなく）ステンレス製スパチュラで５０ｍＬ遠沈管に移した。遠心分離機を用いて３５００Ｇおよび５分間の条件で遠心分離を行って固形分を沈降させた。（i）遠心分離後、上澄み液を廃棄し、（ii）遠沈管中の残りの沈降物にエタノール（富士フイルム和光純薬株式会社製）４０ｍＬを加え、ハンドシェイクを５分間行い（リスラリー）、（iii）上記と同条件で遠心分離を行った。この（i）～（iii）の操作を、上澄み液のｐＨが８以下になるまで繰り返した。３回繰り返したところで上澄み液のｐＨが８以下になったので、この上澄み液を廃棄して、繰返し操作を終了とした。遠沈管中の残りの沈降物に純水４０ｍＬを加え、オートマチックシェイカーを用いて１５分間振とう攪拌した。その後、遠心分離機を用いて３５００Ｇおよび３０分間の条件で遠心分離を行って、上澄み液をサンプルスラリーとして回収した。得られたサンプルスラリーが、ＴｉＣＯナノファイバーを含むスラリーに該当する（下記の分析結果を参照のこと）。
　・ウィックの作製
　上記で調製したサンプルスラリーを、ヌッチェを用いて一晩吸引ろ過した。吸引ろ過のフィルターには、メンブレンフィルター（デュラポア、孔径０．４５μｍ、メルク株式会社製）を用いた。吸引ろ過後、フィルター上の前駆体膜を真空オーブンで８０℃にて一晩乾燥させ、フィルターを除去して、自立膜を得た。得られた自立膜を長方形に切断して、幅（Ｗ）１ｃｍ、長さ（Ｌ）２ｃｍ、厚さ（Ｔ）１００μｍのウィックサンプルを得た。
　・ウィックの評価
　上記で作製したウィックサンプルを、ＷＴ面（１ｃｍ×１００μｍ）が上端面および下端面になるように垂直に立てた状態で、水を入れたシャーレに配置して、約１ｍｍの深さで水に漬けたところ、水を上端面まで４ｍｍ／ｓの速度で吸い上げた。この結果から、ウィックサンプルが、単位時間単位面積あたりの吸い上げる水の体積は、４×１０－３ｍ３／（ｍ２・ｓ）であり、よって、単位時間単位面積あたりの吸い上げる水の質量は、４ｋｇ／（ｍ２・ｓ）となる（水の比重：１０００ｋｇ／ｍ３）。２５℃における単位質量あたりの水の蒸発熱は、２４４２ｋＪ／ｋｇであることから、このウィックサンプルが、２５℃における水の蒸発による奪える熱量は、９７６８ｋＷ／ｍ２と計算される。すなわち、実施例１のウィックサンプルは、水の移送速度が４ｍｍ／ｓであり、２５℃での水の熱輸送性能が約１０４ｋＷ／ｍ２であった。
　・分析
　上記と同様にして得られた自立膜をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で分析しところ、得られたＸＰＳスペクトルにおいて、Ｔｉ ２ｐ、Ｃ １ｓ、Ｏ １ｓ、Ｎ １ｓに対応するピークが認められ、よって、Ｔｉ、Ｃ、Ｏ、Ｎが検出された。Ｎは、原料のＴＭＡＨの残留分であると考えられことから、自立膜の材料は、Ｔｉ、Ｃ、Ｏから構成されると考えられる。
　また、上記と同様にして得られた自立膜について、ＸＲＤ装置（株式会社リガク製、ＭｉｎｉＦｌｅｘ）を用いてＸＲＤプロファイルを測定した（特性Ｘ線：ＣｕＫα＝１．５４Å）。得られたＸＲＤパターンを図２に示す。図２から理解されるとおり、この材料は、２θ＝７．２６°にピークを有していた。
　また、遠沈管に上記と同様にして得られたＴｉＣＯナノファイバーを含むスラリー０．０１ｇと純水１ｇを加えてオートマチックシェイカーを用いて５分間振とう攪拌し、得られたスラリーをアルミナ多孔質基板（Ｃｙｔｉｖａ社製）に滴下し、ＦＥ－ＳＥＭ（Ｓ－４８００、株式会社日立ハイテク製）を使用してＴｉＣＯナノファイバーを観察した。図３としてＦＥ－ＳＥＭ像を示す。図３から理解される通り、この材料は約５ｎｍの断面外形寸法を有していた。
（比較例１）
　比較例１は、二次元材料の１種であるＭＸｅｎｅの粒子を使用したウィックに関する。
・ＭＡＸ粒子（ＭＸｅｎｅ粒子の前駆体）の調製
　ＴｉＣ粉末、Ｔｉ粉末およびＡｌ粉末（いずれも株式会社高純度化学研究所製）を２：１：１のモル比で、ジルコニアボールを入れたボールミルに投入して２４時間混合した。得られた混合粉末をＡｒ雰囲気下にて１３５０℃で２時間焼成した。これにより得られた焼成体（ブロック）をエンドミルで最大寸法４０μｍ以下まで粉砕した。これにより、ＭＡＸ粒子としてＴｉ３ＡｌＣ２粒子を得た。
・前駆体のエッチング（ＡＣＩＤ法）
　上記方法で調製したＴｉ３ＡｌＣ２粒子（粉末）を用い、下記エッチング条件でエッチングを行って、Ｔｉ３ＡｌＣ２粉末に由来する固体成分を含む固液混合物（スラリー）を得た。
　（エッチング条件）
　・前駆体：Ｔｉ３ＡｌＣ２（目開き４５μｍふるい通し）
　・エッチング液組成：４９％ＨＦ　６ｍＬ
　　　　　　　　　　　Ｈ２Ｏ　１８ｍＬ
　　　　　　　　　　　ＨＣｌ（１２Ｍ）　３６ｍＬ
　・前駆体投入量：３．０ｇ
　・エッチング容器：１００ｍＬアイボーイ
　・エッチング温度：３５℃
　・エッチング時間：２４ｈ
　・スターラー回転数：４００ｒｐｍ
・エッチング後の洗浄
　上記スラリーを２分割して、５０ｍＬ遠沈管２本にそれぞれ挿入し、遠心分離機を用いて３５００Ｇの条件で遠心分離を行った後、上澄み液を廃棄した。各遠沈管中の残りの沈殿物に純水４０ｍＬを追加し、再度３５００Ｇで遠心分離を行って上澄み液を分離除去する操作を１１回繰り返した。最終遠心分離後に、上澄み液を廃棄し、Ｔｉ３Ｃ２Ｔｘ－水分媒体クレイを得た。
・Ｌｉインターカレーション
　上記方法で調製したＴｉ３Ｃ２Ｔｘ－水分媒体クレイに対し、下記条件の通り、Ｌｉ含有化合物としてＬｉＣｌを用い、２０℃以上２５℃以下で１２時間撹拌して、Ｌｉインターカレーションを行った。
　（Ｌｉのインターカレーションの条件）
　・Ｔｉ３Ｃ２Ｔｘ－水分媒体クレイ（洗浄後ＭＸｅｎｅ）：固形分０．７５ｇ
　・ＬｉＣｌ：０．７５ｇ
　・インターカレーション容器：１００ｍＬアイボーイ
　・温度：２０℃以上２５℃以下（室温）
　・時間：１０ｈ
　・スターラー回転数：８００ｒｐｍ
・デラミネーション
　上記Ｔｉ３Ｃ２Ｔｘ－水分媒体クレイに（i）純水４０ｍＬを追加してからシェーカーで１５分間撹拌後に、（ii）３５００Ｇで遠心分離し、（iii）上澄み液を単層ＭＸｅｎｅ含有液として回収した。この（i）～（iii）の操作を、合計４回繰り返して、単層ＭＸｅｎｅ含有上澄み液を得た。さらに、この上澄み液を、遠心分離機を用いて４３００Ｇ、２時間の条件で遠心分離を行った後、上澄み液を廃棄し、単層・少層ＭＸｅｎｅ含有試料として単層・少層ＭＸｅｎｅ含有クレイを得た。
・ＭＸｅｎｅ粒子を含むスラリーの調製
　このＭＸｅｎｅ含有クレイと純水とを適切な量で混合して、固形分濃度（ＭＸｅｎｅ粒子濃度）が３４ｍｇ／ｍＬのサンプルスラリーを準備した。得られたサンプルスラリーが、ＭＸｅｎｅ粒子を含むスラリー（ＭＸｅｎｅ－水分散体）に該当する。
　・ウィックの作製
　上記で調製したサンプルスラリーを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、幅（Ｗ）１ｃｍ、長さ（Ｌ）２ｃｍ、厚さ（Ｔ）１００μｍのウィックサンプルを得た。
　・ウィックの評価
　上記で作製したウィックサンプルを、ＷＴ面（１ｃｍ×１００μｍ）が上端面および下端面になるように垂直に立てた状態で、水を入れたシャーレに配置して、約１ｍｍの深さで水に漬けたところ、水を吸い上げることは全くできなかった（吸い上げ高さゼロｍｍ）。
（比較例２）
　比較例２は、金属粉（銅粉）の焼結体（多孔質金属焼結体）を使用したウィックに関する。
　・ウィックの作製
　金属粉として、平均粒径Ｄ５０が５０μｍの銅粉を用い、アクリル樹脂（バインダー）と銅粉とを体積比１：１で混合した。得られた混合物を４００℃で１時間の熱処理に付して、アクリル樹脂を燃焼除去して、多孔質金属焼結体を得た。得られた多孔質金属焼結体を切断して、幅（Ｗ）１ｃｍ、長さ（Ｌ）２ｃｍ、厚さ（Ｔ）１００μｍのウィックサンプルを得た。
　・ウィックの評価
　上記で作製したウィックサンプルを、ＷＴ面（１ｃｍ×１００μｍ）が上端面および下端面になるように垂直に立てた状態で、水を入れたシャーレに配置して、約１ｍｍの深さで水に漬けたところ、水を上端面まで０．５ｍｍ／ｓの速度で吸い上げた。この結果から、比較例２のウィックサンプルは、水の移送速度が０．５ｍｍ／ｓであり、実施例１と同様の計算により、２５℃での水の熱輸送性能が約１０３ｋＷ／ｍ２であった。
（比較例３）
　比較例３は、金属粉（チタン粉）の焼結体（多孔質金属焼結体）を使用したウィックに関する。
　・ウィックの作製
　金属粉として、平均粒径Ｄ５０が５０μｍのチタン粉を用いたこと以外は、比較例２と同様にして、幅（Ｗ）１ｃｍ、長さ（Ｌ）２ｃｍ、厚さ（Ｔ）１００μｍのウィックサンプルを得た。
　・ウィックの評価
　上記で作製したウィックサンプルを、比較例２と同様に評価したところ、水を上端面まで０．５ｍｍ／ｓの速度で吸い上げた。この結果から、比較例３のウィックサンプルは、水の移送速度が０．５ｍｍ／ｓであり、２５℃での水の熱輸送性能が約１０３ｋＷ／ｍ２であった。
　本開示のウィックは、作動流体の相変化を利用した熱輸送装置において、作動流体を毛細管力により移送するために使用され得る。本開示の熱輸送装置は、電子機器に組み込まれて、電子機器の熱源からの熱を放出（除熱）するために使用され得る。しかしながら、本開示のウィックおよび熱輸送装置は、これらのみならず、任意の適切な用途に利用可能である。
＜１＞
　熱輸送のために使用されるウィックであって、
　以下の式：
　　ＭＱａＯｂ
　（式中、Ｍは、第３、４、５、６および７族からなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
　　Ｑは、第１２、１３、１４、１５および１６族からなる群より選択される少なくとも１種の元素（但し、Ｏを除く）であり、
　　ａは、０以上２以下であり、
　　ｂは、０より大きく、２以下である）
で表される材料のナノファイバー
を含む、ウィック。
＜２＞
　前記ナノファイバーの前記材料が、Ｘ線回折パターンにおいて回折角２θが２°以上１０°以下の範囲にピークを有する、＜１＞に記載のウィック。
＜３＞
　前記ナノファイバーが、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の断面外形寸法を有する、＜１＞または＜２＞に記載のウィック。
＜４＞
　作動流体の相変化を利用した熱輸送装置であって、
　内部に空間を有する筐体と、
　前記筐体内に配置された、＜１＞～＜３＞のいずれかに記載のウィックと、
　前記ウィックと接触可能な状態で、前記筐体内に封入された作動流体と、
を含む、熱輸送装置。
　本出願は、日本国特許出願である特願２０２２－０７９５６６号を基礎出願とする優先権主張を伴う。特願２０２２－０７９５６６号は参照することにより本明細書に取り込まれる。
　　１　筐体
　　３　ウィック
　　１１　蒸発器
　　１３　凝縮器
　　１５　気体流路
　　１７　液体流路
　　２０　熱輸送装置

Claims (8)

  1. 　熱輸送のために使用されるウィックであって、
    　以下の式：
    　　ＭＱａＯｂ
    　（式中、Ｍは、第３、４、５、６および７族からなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
    　　Ｑは、第１２、１３、１４、１５および１６族からなる群より選択される少なくとも１種の元素（但し、Ｏを除く）であり、
    　　ａは、０以上２以下であり、
    　　ｂは、０より大きく、２以下である）
    で表されるナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料
    を含む、ウィック。
  2. 　前記ナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料が、Ｘ線回折パターンにおいて回折角２θが２°以上１０°以下の範囲にピークを有する、請求項１に記載のウィック。
  3. 　前記ナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料が、波長５１４ｎｍのレーザーを用いたラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが１４０～１６０ｃｍ－１、２７５～２９５ｃｍ－１、４３５～４５５ｃｍ－１、および６６５～７４５ｃｍ－１の位置にピークを有する、請求項１または２に記載のウィック。
  4. 　前記ナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料が、アナターゼ型またはレピドクロサイト型、もしくはこれらが混在した結晶構造を有する、請求項１～３のいずれかに記載のウィック。
  5. 　前記ナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料が、レピドクロサイト型の結晶構造を有する、請求項１～４のいずれかに記載のウィック。
  6. 　前記ナノファイバーおよび／または２次元物質を含む材料が、波長５１４ｎｍのレーザーを用いたラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが少なくとも１８０～２００ｃｍ－１、２７５～２９５ｃｍ－１、３７５～３９５ｃｍ－１、４３５～４５５ｃｍ－１、および６６５～７４５ｃｍ－１の位置にピークを有し、それぞれのピークの強度をＶ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗとした場合にＸが最も大きい、請求項１～５のいずれかに記載のウィック。
  7. 　前記ナノファイバーが、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下の断面外形寸法を有する、請求項１～６のいずれかに記載のウィック。
  8. 　作動流体の相変化を利用した熱輸送装置であって、
    　内部に空間を有する筐体と、
    　前記筐体内に配置された、請求項１～７のいずれかに記載のウィックと、
    　前記ウィックと接触可能な状態で、前記筐体内に封入された作動流体と、
    を含む、熱輸送装置。
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