(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱界面材料中のグラファイト・ナノファイバを整列させて前記熱界面材料の性能を高めるための方法であって、
前記グラファイト・ナノファイバを、磁性触媒シードの周囲で所定配置を取るグラファイト粒子から作成することと、
前記グラファイト・ナノファイバを熱界面材料中に分散させることと、
前記熱界面材料中の前記グラファイト・ナノファイバを整列させるのに十分な強度の磁界を印加することと
前記グラファイト・ナノファイバを作成することが、
前記グラファイト粒子の堆積に先立って、磁性触媒金属シードを整列させるのに十分な強度の第１の磁界を印加することと、
前記磁性触媒金属シードの周囲に配置されたグラファイト粒子から前記グラファイト・ナノファイバを作成することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記磁性触媒シードは、金属である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱界面材料をシート型にキャストすることと、
前記熱界面材料を所望のフットプリントに切断することと
を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記グラファイト粒子は、前記グラファイト・ナノファイバ内で前記磁性触媒金属シードの周囲で矢筈状配置を取る、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記グラファイト・ナノファイバは、前記グラファイト・ナノファイバの伝導軸に沿って整列する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記グラファイト・ナノファイバは、前記熱界面材料の嵌合面に対して垂直に整列する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記熱界面材料中の前記グラファイト・ナノファイバは、相変化基材の量を基準として４乃至１０重量パーセントの範囲内にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記熱界面材料中の前記グラファイト・ナノファイバは、５重量パーセントである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
熱界面材料中のグラファイト・ナノファイバを整列させて前記熱界面材料の性能を高めるためのシステムであって、
前記グラファイト・ナノファイバを、磁性触媒シードの周囲で所定配置を取るグラファイト粒子から作成するための手段と、
前記グラファイト・ナノファイバを前記熱界面材料中に分散させるための手段と、
前記熱界面材料中の前記グラファイト・ナノファイバを整列するのに十分な強度の磁界を印加するための手段と
を備え、
前記グラファイト・ナノファイバを作成するための手段は、
前記グラファイト粒子の堆積に先立って、磁性触媒金属シードを整列させるのに十分な強度の第１の磁界を印加し、前記磁性触媒金属シードの周囲に配置されたグラファイト粒子から前記グラファイト・ナノファイバを作成することを特徴とする、システム。
【請求項１０】
前記磁性触媒シードは、金属である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記熱界面材料をシート型にキャストするための手段と、
前記熱界面材料を所望のフットプリントに切断するための手段と
を備える、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記グラファイト粒子は、前記グラファイト・ナノファイバ内で前記磁性触媒金属シードの周囲で矢筈状配置を取る、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記グラファイト・ナノファイバは、前記グラファイト・ナノファイバの伝導軸に沿って整列する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記グラファイト・ナノファイバは、前記熱界面材料の嵌合面に対して垂直に整列する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記熱界面材料中の前記グラファイト・ナノファイバは、相変化基材の量を基準として４乃至１０重量パーセントの範囲内にある、請求項９〜１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記熱界面材料中の前記グラファイト・ナノファイバは、５重量パーセントである、請求項９〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、熱界面材料に関し、より具体的には、グラファイト・ナノファイバ（graphite nanofibers（ＧＮＦｓ））を整列させて熱界面材料の性能を高めるための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱界面材料は、典型的には、熱伝導性充填材が高い割合で添加された有機母材で構成される。熱伝導性は、主に、有機母材全体にわたってランダムかつ均一に分布した充填材の性質によってもたらされる。一般に用いられる充填材は、等方性の熱伝導性を示し、所望の熱伝導性を達成するためには、これらの充填材を使用する熱界面材料に高い割合で添加しなければならない。あいにく、そのような添加量レベルは、ベースとなる母材の特性（流動性、凝集性、界面接着性など）を劣化させる。
【０００３】
したがって、熱界面材料の配合の立案者は、母材の性能と熱伝導性との釣り合いを取らなければならず、その最終結果として得られるのは、最適な熱伝導性よりも低い熱伝導性を有する材料である。可能な限り高い熱伝導性を有する熱界面材料を、他の物理的特性を犠牲にせずに配合することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、グラファイト・ナノファイバを整列させて熱界面材料の性能を高めるための方法及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な実施形態は、グラファイト・ナノファイバを整列させて熱界面材料の性能を高めるための方法を含む。本発明の例示的な実施形態は、熱界面材料中のグラファイト・ナノファイバを整列させて熱界面材料の性能を高めるための方法及びシステムを提供する。この方法は、矢筈状配置（herringbone configuration）のグラファイト・ナノファイバを調製することと、矢筈状配置のグラファイト・ナノファイバを熱界面材料中に分散させることとを含む。この方法は、熱界面材料中のグラファイト・ナノファイバを整列させるのに十分な強度の磁界を印加することをさらに含む。
【０００６】
別の例示的な実施形態は、グラファイト・ナノファイバを整列させて熱界面材料の性能を高めるためのシステムを含む。構成の観点から簡単に説明すると、特にシステムの１つの実施形態は、以下のように実装される。システムは、矢筈状配置で構成されたグラファイト・ナノファイバと、矢筈状配置のグラファイト・ナノファイバを熱界面材料中に分散させるための手段とを含む。システムは、熱界面材料中のグラファイト・ナノファイバを整列させるのに十分な強度の磁界を印加するための手段をさらに含む。
【０００７】
本発明のこれら及び他の態様、特徴及び利点は、図面及び本明細書における詳細な説明
を参照して理解され、添付の特許請求の範囲で詳細に示される種々の要素及び組合せによって実現される。上記の全般的な説明、及び、以下の図面の簡単な説明及び発明の詳細な説明は、両方とも、本発明の好ましい実施形態の例示及び説明であり、特許請求される発明を限定するものではないことを理解されたい。
【０００８】
ここで、本発明の実施形態を、例示のみの目的で、添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】熱界面材料中で用いられる金属コア・グラファイト・ナノファイバの例を示すブロック図である。
【図２】熱界面材料中で用いられる金属コア矢筈状グラファイト・ナノファイバの例を示すブロック図である。
【図３】グラファイト・ナノファイバが熱界面材料中にランダムに分散した、熱界面材料の例を示すブロック図である。
【図４】グラファイト・ナノファイバが磁界によって整列し、熱界面材料中で伝導軸が所望の方向に配向した、熱界面材料の例を示すブロック図である。
【図５】グラファイト・ナノファイバが２つの物体間で磁界によって整列した、熱界面材料の例を示すブロック図である。
【図６】熱界面材料中に分散した金属コア・グラファイト・ナノファイバを整列させる、本発明の整列システムの動作の例を示す流れ図である。
【図７】ランダムに分散した金属シード粒子の例を示すブロック図である。
【図８】整列した金属コア・グラファイト・ナノファイバを作り出すために用いられる、予め整列させた金属シード粒子の例を示す図である。
【図９】予め整列させた金属シード粒子上に堆積して、金属コア・グラファイト・ナノファイバを作り出す、グラファイト小板の例を示す図である。
【図１０】熱界面材料中に分散される金属コア・グラファイト・ナノファイバを作り出す金属シードの磁極を予め整列させる、本発明の予備整列システムの動作の例を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、本開示の一部分を構成する添付の図面と関連して解釈される以下の発明の詳細な説明を参照することで、より容易に理解することができる。本発明は、本明細書に示され、及び/又は説明される、特定の装置、方法、条件又はパラメータに限定されるものではないこと、及び、本明細書において用いられる用語は、特定の実施形態を単なる例として説明する目的で用いられるものであり、特許請求される発明を限定することを意図するものではないことを理解されたい。
【００１１】
本発明の１つ又は複数の例示的な実施形態を以下、詳細に説明する。開示される実施形態は、その数多くの改変及びバリエーションが当業者には明白であることから、単に例証的なものであることが意図される。
【００１２】
特定の種類のカーボン・ナノファイバを熱界面材料の中に混和することでそのような材料に熱伝導性を付与することができることは、十分に確立されている。カーボン・ナノファイバ（ＣＮＦ）は、種々の周知技術によって、熱界面材料中に分散させることができる。これらの技術には、後で成形して熱伝導性物品を形成することができる混合物を形成するための、溶融、混錬及び分散ミキサが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
ナノファイバは、１００ナノメートルのオーダーの直径を有する繊維と定義される。それらは、界面重合及び静電紡糸によって生成することができる。カーボン・ナノファイバは、触媒コアの周囲での触媒的合成によって生成されるグラファイト化された繊維である。グラファイト小板１３がその周囲に形成される触媒コアは、例示的な目的で、金属シード又は触媒金属シード１２と呼ばれ、触媒金属シード１２は、鉄、コバルト、又はニッケルのような磁性を有する材料である。磁気的に整列可能なグラファイト・ナノファイバを形成するために適切なその他の非金属材料は、本発明の範囲内である。
【００１４】
金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、触媒金属シード１２の周囲で多くの形状で成長することができる。菱形状の触媒金属シード１２を有する金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１の実施形態の１つの例が、図１、図２及び図７−図９に示される。物理的な視点で見ると、金属コア・グラファイト・ナノファイバは、長さが５ミクロンから１００ミクロンまで様々であり、直径は５ｎｍから１００ｎｍまでの間である。金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、繊維の長軸に対して種々の配向で配列されるグラファイト小板１３を含み、様々なコンホメーションを生じさせる。１つの実施形態において、金属コア上へのグラファイト・ナノファイバの堆積に先立って、金属触媒に磁界が印加される。磁界の印加に伴い、シードの磁極は磁界に沿って整列し、その後、堆積の後で印加される磁界中で回転するにつれて、付着したグラファイト・ナノファイバを同伴して運ぶことになる。
【００１５】
菱形状の触媒金属シード１２を用いると、グラファイト小板１３の大部分は、外部磁界が規定する通りに繊維の軸に沿って整列することになり、その結果、触媒金属シード１２はその磁極を外部磁界に垂直又は平行に整列させることができる。シード粒子は、堆積した金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１が山形（シェブロン）を形成するような、長菱形に限られない。グラファイト小板１３は、無数の形状のうちのどのような形状を呈することもできる。触媒金属シード１２が矩形の板である場合には、グラファイト小板１３は、板として堆積する。触媒金属シード１２が円筒形である場合には、グラファイト小板１３は、円筒形の板として堆積する。触媒金属シード１２が小さな棒である場合には、グラファイト小板１３は、矩形の棒の長軸に沿った矩形の中実体（ｓｏｌｉｄ）として堆積する。グラファイト小板１３は、触媒金属シード１２の表面の幾何学形状を呈する。
【００１６】
グラファイト・ナノファイバは、その顕著な熱伝導性のため、電子工学の分野においてかなり注目されてきた。そのうえ、グラファイト・ナノファイバの熱伝導性は異方性である。異方性とは、方向に依存する特性であり、全方向での均一性を意味する等方性の反対である。したがって、本発明は、グラファイト・ナノファイバを伝導軸に沿って効果的に整列させることによってグラファイト・ナノファイバの異方性の性質の利点を生かし、それにより、比較的低い添加量レベルで例外的な熱伝導性を有する熱界面材料を生成する。
【００１７】
熱界面材料は、マイクロプロセッサとヒートシンクとの間のような熱伝達面間の間隙を埋めて、熱伝達効率を高めるために用いられる。これらの間隙は、通常は、非常に伝導性に乏しい導体である空気で満たされている。熱界面材料は、多くの形態を取ることができる。最も一般的なのは白色のペースト即ち熱伝導グリースであり、典型的には、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、又は窒化ホウ素が充填されたシリコーン・オイルである。別のタイプの熱界面材料は、相変化材料である。相変化材料は、室温では固体であるが、動作温度において液化してグリースのように挙動する。
【００１８】
相変化材料は、高い融解熱を有する物質であり、特定の温度で融解及び凝固するときに、大量のエネルギーを貯蔵及び放出することが可能である。材料が固体から液体に及びその逆に変化するときに熱が吸収又は放出されるので、相変化材料は潜熱貯蔵ユニットに分類される。
【００１９】
相変化材料の潜熱貯蔵は、固体−固体、固体−液体、固体−気体及び液体−気体の相変化を通じて達成することができる。しかし、相変化材料に用いられる唯一の相変化は、固体−液体変化である。液体−気体相変化は、気相状態にあるときの材料を格納するのに必要となる大きな容積又は高い圧力のため、蓄熱としての使用には実用的でない。ただし、液体−気体遷移は、固体−液体遷移よりも高い転移熱を有する。固体−固体相変化は、典型的には非常に遅く、どちらかと言えば低い転移熱を有する。
【００２０】
最初は、固体−液体相変化材料は、顕熱貯蔵材料と同様に挙動し、その温度は、吸熱するにつれて上昇する。しかし、従来の顕熱貯蔵とは異なり、相変化材料は、相変化する温度（即ち、融解温度）に達したときに、ほとんど一定の温度で大量の熱を吸収する。相変化材料は、全ての材料が液相に変換されるまで、有意な温度上昇を伴わずに吸熱し続ける。液体材料周囲の環境温度が下がったときには、相変化材料は、蓄えた潜熱を放出しながら凝固する。−５℃から１９０℃までの必要とされる任意の温度範囲において、多数の相変化材料が利用可能である。人間が快適な２０℃から３０℃までの範囲内では、いくつかの変化材料は非常に効果的である。それらは、水、石材、又は岩などの従来の蓄熱材よりも単位体積当たり５倍から１４倍の熱を蓄えることができる。
【００２１】
金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１がそれ以上処理されることなく熱界面材料１０の中に配合されると、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、図３に示されるように、熱界面材料の長軸に対してランダムに分布する。金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、嵌合面に対して様々な配向で置かれる。その結果として、熱伝導性の異方性の性質の完全な利点を実現することはできない。選択された触媒金属シード１２（図１及び図２）が磁性体（例えば、Ｎｉ又はＣｏ）である場合には、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を、適切な母材中に分散させ、次いで磁界中で整列させて、図４に示されるように、伝導軸を所望の方向に配向させることができる。伝導軸に関する金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１の整列は、熱界面材料１０の熱伝導性を大幅に改善する。
【００２２】
例えば、典型的なパラフィン系相変化材料の熱伝導性は、約５重量％のランダムに分散したグラファイト・ナノファイバを混和することよって２０倍高めることができる。その後の、グラファイト・ナノファイバを整列させる操作の結果、相変化熱界面材料１０中で軸方向に整列した金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１が得られる。グラファイト・ナノファイバを有する典型的なパラフィン系相変化材料の熱伝導性は、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を軸方向に整列させることにより、約５重量％のグラファイト・ナノファイバを用いて、３００倍高めることができる。
【００２３】
図５は、２つの物体（２１及び２３）間で磁界によってそれぞれ整列した金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を有する熱界面材料１０の例を示すブロック図である。１つの実施形態において、物体２１は典型的には集積回路であり、物体２３はプリント回路基板である。しかし、他の代替的な実施形態においては、熱界面材料１０は、ベイパーチャンバと蓋付きダイとの間、冷却板と集積回路／蓋付きダイとの間、又は冷却板と発熱電子部品（例えば、可変変圧器モジュール）との間に配置することができる。さらに他の代替的な実施形態においては、熱界面材料１０は、任意の発熱部品と任意の放熱構造体との間に配置することができる。
【００２４】
図６は、グラファイト・ナノファイバ整列システム１００において金属コア・グラファイト・ナノファイバを整列させる方法の例を示す流れ図である。
【００２５】
ステップ１０２において、グラファイト・ナノファイバ整列システム１００は、文献公知の方法に従って、矢筈状配置の金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を調製する。ステップ１０３において、相変化基材が融解される。１つの実施形態において、相変化基材は、相変化材料の融解温度より１０−２０℃高い温度で融解される。１つの実施形態において、相変化基材は、パラフィンをベースとする材料である。別の実施形態において、相変化基材は、これらに限定されないが、パラフィン（ＣｎＨ２ｎ＋２）、脂肪酸（ＣＨ３（ＣＨ２）２ｎＣＯＯＨ）、金属塩水和物（ＭｎＨ２Ｏ）、及び共晶（塩の水溶液であることが多い）とすることができる。さらに別の実施形態において、グラファイト・ナノファイバは、最終的には硬化してパッドになる熱界面材料として用いられる、シリコーンをベースとするゲル又はペーストの中に分散させることができる。したがって、同じ方法を用いて、シリコーン樹脂中のグラファイト・ナノファイバを整列させ、次いでシリコーンを硬化させ、パッドを所望のフットプリントに切断することができる。
【００２６】
ステップ１０４において、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、十分に確立された方法を用いて、融解物中に分散させることができる。１つの実施形態においては、高速分散ミキサを用いることができる。本発明の相変化基材中の金属コア・グラファイト・ナノファイバの量は、典型的には、相変化基材の量を基準として４乃至１０重量パーセントの範囲内、好ましくは〜５重量パーセントである。金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、典型的には、相変化基材の容積全体にわたって本質的に均一に分散される。
【００２７】
ステップ１０５において、相変化材料は、シート型にキャストされる。相変化材料及びキャストの温度は、ステップ１０３において得られた融解温度におおよそ維持される。ステップ１０６において、金属コア・グラファイト・ナノファイバを整列させるために、十分な強度の磁界が、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を含む相変化材料に印加される。１つの実施形態において、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１の長軸は、嵌合面に対して垂直な配向で整列する。別の実施形態において、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、グラファイト・ファイバの伝導軸に沿って整列する。さらに別の実施形態において、磁界は通常、５００−１００，０００ガウス又は０．０５−１０テスラの範囲内である。
【００２８】
ステップ１０７において、型は、ほぼ室温まで冷却される。型が、相変化材料の中の整列した金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１と共にほぼ室温まで冷えたら、熱界面材料を型から取り出す。１つの実施形態において、室温は、通常６０乃至８０°Ｆ、又は１１．５乃至２６．５℃の範囲内である。ステップ１０８において、パッドは、所望のフットプリントに切断される。適切な大きさの幾何学的形状（長さＸ及び幅Ｙ厚）のパッドが、ステップ１０８において、当業者に知られた従来の技術を用いて、材料のスラブから切り出される。幾何学的形状は、熱界面材料が嵌め合わされる集積回路のフットプリントによって決まる。
【００２９】
図７は、ランダムに分散した触媒金属シード１２を示すブロック図である。触媒金属シード１２は長菱形に限られないので、触媒金属シード１２は、小さい棒を含む無数の形状のうちのどのような形状を呈することもできる。触媒金属シードが矩形の板である場合には、グラファイト小板は板として堆積し、シード粒子が円筒形である場合には、グラファイト小板は円筒形の板として堆積する。グラファイト小板は、触媒表面の幾何学形状を呈する。
【００３０】
図８は、整列した金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を作り出すために用いられる予め整列した触媒金属シード１２の例を示すブロック図である。外部磁界を印加することで、グラファイト小板１３の堆積に先立って触媒金属シード１２に磁界が印加されることにより、触媒金属シード１２の磁極を予め整列させることができる。
【００３１】
図９は、予め整列させた触媒金属シード１２上に堆積して、整列した金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を作り出す、グラファイト小板１３の例を示すブロック図である。１つの実施形態において、触媒金属シード１２は、磁界によって整列して伝導軸を所望の方向に配向させる。触媒金属シード１２の磁極は、磁界（図示せず）によって整列して伝導軸を所望の方向に配向させ、その後、触媒金属シード１２が、堆積の後で印加される磁界中で回転するにつれて、付着した金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を同伴して運ぶことになる。
【００３２】
図１０は、熱界面材料１０の中に分散される金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を作り出す触媒金属シード１２の磁極を予め整列させる、本発明の予備整列システム２００の動作の例を示す流れ図である。これは、グラファイト小板１３の堆積に先立って、触媒金属シード１２に磁界を印加することによって達成することができる。この方式において、触媒金属シード１２の磁極は、所望の向きに整列し、その後、堆積の後で印加される磁界中で回転するにつれて、付着した金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を触媒金属シード１２に同伴して運ぶことになる。
【００３３】
ステップ２０１において、触媒金属シード１２が堆積チャンバ中で堆積される。代替的な実施形態において、触媒金属シード１２は、小さな棒として描かれる。シード粒子は、いずれかの粒子形状に限定されない。シード粒子は、無数の形状のうちのどのような形状を呈することもでき、小さい棒として形成されることもできる。シード粒子が矩形の板である場合には、グラファイト小板１３は、板として堆積し、シード粒子が円筒形である場合には、グラファイト小板１３は、円筒形の板として堆積する。グラファイト小板は、触媒金属シード１２の表面の幾何学的形状を呈する。
【００３４】
次にステップ２０２において、触媒金属シード１２内のドメインを外部磁界に沿って整列させるのに十分な強度の磁界が印加される。外部磁界を印加することで、金属コア上へのグラファイト小板１３の堆積に先立って触媒金属シード１２に磁界が印加されることにより、触媒金属シード１２の磁極を予め整列させることができる。
【００３５】
ステップ２０３において、チャンバに反応性ガス混合物が仕込まれる。触媒金属シード１２触媒、炭化水素/水素反応物混合物の比、及び反応条件の適切な選択により、析出するグラファイト結晶の形態学的特性、結晶化度、及び繊維軸に対する配向を調整することが可能である。１つの実施形態において、触媒的合成は、炭素含有ガスとして用いられてきたエチレン−水素混合物、メタン−水素混合物、ＣＯ−ＣＯ２−Ｈ２混合物、ＣＯ、ＣＨ４、アセチレン及びベンゼンを含むがそれらに限定されない、炭素含有ガスを使用する。他の実施形態において、およそ６７％ＣＯ、１６％ＣＯ２、１１％Ｎ２、１．２％Ｈ２、０．２％Ｏ２、及び０．２％Ｈ２Ｏの組成のＬｉｎｚ−Ｄｏｎａｗｉｔｚ転炉ガス（ＬＤＧ）を利用することができる。他のガスの組合せは、当該分野で公知であり、それらもまた利用することができる。
【００３６】
ステップ２０４において、触媒金属シード１２上でガス混合物が熱分解して、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１が生成される。ステップ２０５において、相変化基材が融解される。１つの実施形態において、相変化基材は、相変化材料の融解温度より１０−２０℃高い温度で融解される。１つの実施形態において、相変化基材は、パラフィンをベースとする材料である。他の実施形態において、相変化基材は、これらに限定されないが、パラフィン（ＣｎＨ２ｎ＋２）、脂肪酸（ＣＨ３（ＣＨ２）２ｎＣＯＯＨ）、金属塩水和物（ＭｎＨ２Ｏ）、及び共晶（塩の水溶液であることが多い）とすることができる。さらに別の実施形態において、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、最終的には硬化してパッドになる熱界面材料として用いられる、シリコーンをベースとするゲル又はペーストの中に分散させることができる。
【００３７】
ステップ２０６において、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、十分に確立された方法を用いて、融解物中に分散させることができる。１つの実施形態においては、高速分散ミキサを用いることができる。本発明の相変化基材中の金属コア・グラファイト・ナノファイバの量は、典型的には、相変化基材の量を基準として４乃至１０重量パーセントの範囲内、好ましくは〜５重量パーセントである。金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、典型的には、相変化基材の容積全体にわたって本質的に均一に分散される。
【００３８】
ステップ２０７において、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１をその長軸に沿って再整列させるために、十分な強度の磁界が、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を含む相変化材料に印加される。１つの実施形態において、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１の長軸は、嵌合面に対して垂直な配向で整列する。別の実施形態において、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１は、グラファイト・ファイバの伝導軸に沿って整列する。さらに別の実施形態において、磁界は通常、５００−１００，０００ガウス又は０．０５−１０テスラの範囲内である。
【００３９】
ステップ２０８において、金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を有する相変化材料は、ほぼ室温まで冷却される。金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を有する相変化材料がほぼ室温まで冷えると、相変化材料は、好ましい方向に整列した金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１で満たされていることになる。１つの実施形態において、室温は、通常６０乃至８０°Ｆ、又は１１．５乃至２６．５℃の範囲内である。
【００４０】
ステップ２０９において、整列した金属コア・グラファイト・ナノファイバ１１を有する相変化材料は、所望のフットプリントに切断される。適切な大きさの幾何学的形状（長さＸ及び幅Ｙ厚）のパッドが、当業者に知られた従来の技術を用いて、材料のスラブから切り出される。
【００４１】
本発明の上述の実施形態は、本発明の原理の明確な理解のために述べられた実装の単なる可能な例に過ぎない。本発明の精神及び原理から実質的に逸脱することなく、本発明の上述の実施形態に対して多くのバリエーション及び改変を施すことができる。そのような全ての修正及びバリエーションは、ここで本開示及び本発明の範囲内に含まれること、及び以下の特許請求の範囲により保護されることが、意図される。
【符号の説明】
【００４２】
１０：熱界面材料
１１：金属コア・グラファイト・ナノファイバ
１２：触媒金属シード
１３：グラファイト小板
２１、２３：物体
【図１】
0005843857.tif 000002
【図２】
0005843857.tif 000003
【図３】
0005843857.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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