(57)【要約】１００ミリ秒未満で熱変色性変化を達成する熱変色性表示体について記載する。熱変色性表示体に導電性構造体を内蔵して、その導電性構造体を熱変色層と直接接触させる及び／または熱変色層に近接させるように配置することにより、この迅速な応答時間が達成される。熱変色層と生成されるメッセージを保持するフィルムの間に導電性構造体を配置してもよい。本導電性構造体の高い熱伝導率ゆえに、本導電性構造体がない状態と比較してはるかにより迅速に、熱変色層へと熱を伝導する及び／または熱変色層から熱を伝導放出することができる。【選択図】図１
2021523366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と前記基材上のテキストまたは画像のうちの少なくとも１つとを備えるメッセージフィルムと、
熱変色材を備える熱変色層と、
前記メッセージフィルムと前記熱変色層の間にあり、かつ前記熱変色層と接触している、複数のカーボンナノファイバー構造体と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記熱変色層は液晶ポリマーを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記熱変色層はロイコ染料を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記複数のカーボンナノファイバー構造体は、直線状に並んだカーボンナノファイバーのアレイを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記アレイの直線状に並んだ各カーボンナノファイバーと電気的に接続している少なくとも１本のカーボンナノファイバー糸を更に備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記複数のカーボンナノファイバー構造体は、横方向に並んだカーボンナノファイバー糸のグリッドを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
隣接するカーボンナノファイバー糸間のピッチは１００ｐｍ〜１ｍｍである、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記複数のうちの前記カーボンナノファイバー構造体は、シングルプライカーボンナノファイバー糸である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記複数のうちの前記カーボンナノファイバー構造体は、マルチプライカーボンナノファイバー糸である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数のうちの少なくとも１つのカーボンナノファイバー構造体と接触している電極を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数のカーボンナノファイバー構造体の熱伝導率により、熱源から前記熱変色層へと１００ミリ秒未満で熱が伝達される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記複数のうちの前記カーボンナノファイバー構造体の内部に配置された第２の材料を更に備え、前記第２の材料は電気伝導体及び電気抵抗体のうちの１つである、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数のカーボンナノファイバー構造体とは反対側の、前記メッセージフィルムの面に接した接着剤層と、
前記接着剤層に接した剥離ライナーと、
を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
基材を備えるバッキングフィルムと、
前記バッキングフィルムに接した複数のカーボンナノファイバー構造体と、
前記複数のカーボンナノファイバー構造体に接した、熱変色材を備える熱変色層と、
を備える、装置。
【請求項１５】
前記熱変色層は液晶ポリマーを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記熱変色層はロイコ染料を備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数のカーボンナノファイバー構造体は、直線状に並んだカーボンナノファイバーのアレイを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記アレイの直線状に並んだ各カーボンナノファイバーと電気的に接続している少なくとも１本のカーボンナノファイバー糸を更に備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記複数のカーボンナノファイバー構造体は、横方向に並んだカーボンナノファイバー糸のグリッドを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
隣接するカーボンナノファイバー糸間のピッチは１００ｐｍ〜１ｍｍである、請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記複数のうちの前記カーボンナノファイバー構造体は、シングルプライカーボンナノファイバー糸である、請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記複数のうちの前記カーボンナノファイバー構造体は、マルチプライカーボンナノファイバー糸である、請求項１４に記載の装置。
【請求項２３】
前記複数のうちの少なくとも１つのカーボンナノファイバー構造体と接触している電極を更に備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
前記複数のカーボンナノファイバー構造体の熱伝導率により、熱源から前記熱変色層へと１００ミリ秒未満で熱が伝達される、請求項１４に記載の装置。
【請求項２５】
前記複数のうちの前記カーボンナノファイバー構造体の内部に配置された第２の材料を更に備え、前記第２の材料は電気伝導体及び電気抵抗体のうちの１つである、請求項１４に記載の装置。
【請求項２６】
前記複数のカーボンナノファイバー構造体とは反対側の、前記バッキングフィルムの面に接した接着剤層と、
前記接着剤層に接した剥離ライナーと、
を更に備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２７】
前記複数のカーボンナノファイバー構造体は可視光を通す、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的に、熱変色性表示体に関する。とりわけ、本開示は、導電性構造体を備えた熱変色性表示体に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度が変化すると色及び／または不透明度（あるいは、透明度）が変化する感温ラベルまたはインジケータには多くの実用的な用途がある。一部の例においては、ポリマー（例えば、液晶ポリマー）及び／または顔料（例えば、ロイコ染料）などの熱変色材は、熱変色層へと加工される。この熱変色層を基礎表面に取り付けてもよい。基礎表面の温度が変化すると、熱変色層は色を変化させるまたはその代替の透明な（または不透明な）状態へと変化する。熱変色層の色自体が、基礎表面の温度の指標となり得る。
【発明の概要】
【０００３】
実施例１は、基材と基材上のテキストまたは画像のうちの少なくとも１つとを備えるメッセージフィルムと、熱変色材を備える熱変色層と、メッセージフィルムと熱変色層の間にあり、かつ熱変色層と接触している、複数のカーボンナノファイバー構造体と、を備える装置である。
【０００４】
実施例２は実施例１の材料を備え、熱変色層は液晶ポリマーを備える。
【０００５】
実施例３は実施例１の材料を備え、熱変色層はロイコ染料を備える。
【０００６】
実施例４は先行実施例のいずれか１つの材料を備え、複数のカーボンナノファイバー構造体は、直線状に並んだカーボンナノファイバーのアレイを備える。
【０００７】
実施例５は実施例４の材料を備え、アレイの直線状に並んだ各カーボンナノファイバーと電気的に接続している少なくとも１本のカーボンナノファイバー糸を更に備える。
【０００８】
実施例６は先行実施例のいずれか１つの材料を備え、複数のカーボンナノファイバー構造体は、横方向に並んだカーボンナノファイバー糸のグリッドを備える。
【０００９】
実施例７は実施例４〜６のいずれか１つの材料を備え、隣接するカーボンナノファイバー糸間のピッチは１００ｐｍ〜１ｍｍである。
【００１０】
実施例８は先行実施例のいずれか１つの材料を備え、複数のうちのカーボンナノファイバー構造体は、シングルプライカーボンナノファイバー糸である。
【００１１】
実施例９は実施例１〜７のいずれか１つの材料を備え、複数のうちのカーボンナノファイバー構造体は、マルチプライカーボンナノファイバー糸である。
【００１２】
実施例１０は先行実施例のいずれか１つの材料を備え、複数のうちの少なくとも１本のカーボンナノファイバー糸と接触している電極を更に備える。
【００１３】
実施例１１は先行実施例のいずれか１つの材料を備え、複数のカーボンナノファイバー構造体の熱伝導率により、熱源から熱変色層へと１００ミリ秒未満で熱が伝達される。
【００１４】
実施例１２は先行実施例のいずれか１つの材料を備え、複数のうちのカーボンナノファイバー構造体の内部に配置された第２の材料を更に備え、第２の材料は電気伝導体及び電気抵抗体のうちの１つである。
【００１５】
実施例１３は先行実施例のいずれか１つの材料を備え、複数のカーボンナノファイバー構造体とは反対側の、メッセージフィルムの面に接した接着剤層と、接着剤層に接した剥離ライナーと、を更に備える。
【００１６】
実施例１４は、基材を備えるバッキングフィルムと、バッキングフィルムに接した複数のカーボンナノファイバー構造体と、複数のカーボンナノファイバー構造体に接した、熱変色材を備える熱変色層と、を備える装置である。
【００１７】
実施例１５は実施例１４の材料を備え、熱変色層は液晶ポリマーを備える。
【００１８】
実施例１６は実施例１４の材料を備え、熱変色層はロイコ染料を備える。
【００１９】
実施例１７は実施例１４〜１６のいずれか１つの材料を備え、複数のカーボンナノファイバー構造体は、直線状に並んだカーボンナノファイバーのアレイを備える。
【００２０】
実施例１８は実施例１７の材料を備え、アレイの直線状に並んだ各カーボンナノファイバーと電気的に接続している少なくとも１本のカーボンナノファイバー糸を更に備える。
【００２１】
実施例１９は実施例１４〜１８のいずれか１つの材料を備え、複数のカーボンナノファイバー構造体は、横方向に並んだカーボンナノファイバー糸のグリッドを備える。
【００２２】
実施例２０は実施例１７〜１９のいずれか１つの材料を備え、隣接するカーボンナノファイバー糸間のピッチは１００ｐｍ〜１ｍｍである。
【００２３】
実施例２１は実施例１４〜２０のいずれか１つの材料を備え、複数のうちのカーボンナノファイバー構造体は、シングルプライカーボンナノファイバー糸である。
【００２４】
実施例２２は実施例１４〜２０のいずれか１つの材料を備え、複数のうちのカーボンナノファイバー構造体は、マルチプライカーボンナノファイバー糸である。
【００２５】
実施例２３は実施例１４〜２２のいずれか１つの材料を備え、複数のうちの少なくとも１つのカーボンナノファイバー構造体と接触している電極を更に備える。
【００２６】
実施例２４は実施例１４〜２３のいずれか１つの材料を備え、複数のカーボンナノファイバー構造体の熱伝導率により、熱源から熱変色層へと１００ミリ秒未満で熱が伝達される。
【００２７】
実施例２５は実施例１４〜２４のいずれか１つの材料を備え、複数のうちのカーボンナノファイバー構造体の内部に配置された第２の材料を更に備え、第２の材料は電気伝導体及び電気抵抗体のうちの１つである。
【００２８】
実施例２６は実施例１４〜２５のいずれか１つの材料を備え、複数のカーボンナノファイバー構造体とは反対側の、バッキングフィルムの面に接した接着剤層と、接着剤層に接した剥離ライナーと、を更に備える。
【００２９】
実施例２２は先行実施例のいずれか１つの材料を備え、複数のカーボンナノファイバー構造体は可視光を通す。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本開示の一例における、基材上のナノファイバーのフォレストの一例を示す。
【図２】本開示の一例における、ナノファイバーフォレストの成長及び合成のための炉の概略図である。
【図３】シートの相対的寸法を明確にし、シートの表面に対して平行にエンドツーエンドで平面状に並ぶ、シート内のナノファイバーを概略的に示す、本開示の一例におけるナノファイバーシートの図である。
【図４】ナノファイバーフォレストから横に引き揃えられたナノファイバーシートの画像であり、ナノファイバーは、図２において概略的に示すとおりにエンドツーエンドで並んでいる。
【図５Ａ】本開示の一例における、シングルプライ仮撚りナノファイバー糸の画像である。
【図５Ｂ】本開示の一例における、マルチプライ仮撚りナノファイバー糸の画像である。
【図６】本開示の一例における、熱変色性表示体を製造するための例示的な方法を示す、方法のフローチャートである。
【図７Ａ】本開示の一例における、第１の構成の熱変色性表示体の断面図である。
【図７Ａ１】本開示の一例における、任意選択な電極の第２の配置を示す、第１の構成の熱変色性表示体の断面図である。
【図７Ｂ】本開示の一例における、第２の構成の熱変色性表示体の断面図である。
【図８Ａ】本開示の一例における、例示的な熱変色性表示体の熱変色層の不透明状態から透明状態への変化を示す。
【図８Ｂ】本開示の一例における、例示的な熱変色性表示体の熱変色層の不透明状態から透明状態への変化を示す。
【００３１】
これらの図は、本開示の様々な実施形態を例示目的のみにおいて示すものである。多数の変形形態、構成、及びその他の実施形態については、以下の詳細な記述により明らかとなるであろう。更に、理解されるであろうが、図は必ずしも縮尺に従っている必要はなく、それはすなわち、記載された実施形態を示した特定の構成に限定することを目的としてはいない。例えば、一部の図が、直線、直角、及び滑らかな表面を概ね示していたとしても、製造プロセスにおける現実的な制約を考慮すると、本開示技術の実際の実施においては、完全な直線及び直角に満たない場合もあり、一部の形状は、表面の微細構造を有する、あるいは、滑らかでない場合がある。要するに、図は、単に例示的な構造を示すために提供されるものである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
概要
上で示したとおり、感温ラベルまたはインジケータは、温度が変化すると色及び／または不透明度（あるいは、透明度）を変化させることができる。例えば、一部のロイコ染料は、約５℃（＋／−１０℃）未満の温度になると青色に変化し得る。別の例では、好適に構成された液晶を備える層は、温度が上の閾値（例えば、４０℃超、６０℃超、または１００℃超）まで上昇すると、黒色から透明へと変化し得る。液晶層の温度が変化閾値超まで上昇すると、それまではより低い温度で液晶の熱変色層（黒色、及び／または、より一般的には不透明）により隠されていた基礎のメッセージが見えるようになる。本明細書で使用する際、４００〜７００ｎｍの範囲において７５％超の光透過率を示す場合、その材料は透明である。４００〜７００ｎｍの範囲において２５％未満の光を通す場合、その材料は不透明である。
【００３３】
とはいえ、熱変色層の応答時間が遅い場合がある。例えば、一部の例では、熱変色材（ロイコ染料、液晶ポリマー、またはその他の熱変色材であるかを問わない）を、ポリマー基材上に配置してもよく、またはポリマーマトリックスの内部に配置してもよい。ほとんどのポリマーの熱伝導率は低い。ポリマー基材／マトリックスのこの低い熱伝導率により、熱源から熱変色材への熱の伝達が遅くなる。熱源から熱変色層への熱伝達速度が遅いと、温度変化が加わってから熱変色材の対応する熱変色性変化が生じるまでの時間が、数秒から数十秒の範囲にまで短くなってしまう場合がある。時間の遅延により高温または低温の表示が不正確となる場合があることから、このように遅れると熱変色層の使用は魅力に欠けてしまう。
【００３４】
そのため、本開示における一部の実施形態に従い、１００ミリ秒（ｍｓ）未満の応答時間（すなわち、温度変化が加わってから、不透明から透明への、第１の色から透明への、及び／または第１の色から第２の色への熱変色性変化が生じるまでの時間）を有する熱変色性表示体を製造するための技術について記載する。一部の例では、熱変色層が変化温度と平衡すると、熱変色性変化が生じる。一部の例では、変化温度は高温（例えば、４０℃超）であってもよく、あるいは、その他の例では、低温（例えば、５℃未満）であってもよい。
【００３５】
１００ｍｓ未満の迅速な応答時間を達成するために、本開示の実施形態は、熱変色層と直接接触する及び／または熱変色層に近接する導電性構造体を備える。一部の例では、導電性構造体は、熱伝導性材料及び／または導電性材料の繊維、例えば、金属（例えば、アルミニウム、銅、鉄、これらの合金類）及びカーボンナノファイバー構造体などを備えていてもよい。カーボンナノファイバー構造体としては、とりわけ、（撚っていない）カーボンナノファイバー（単層または多層であるかを問わない）の繊維及び／または束、撚ったカーボンナノファイバー糸（シングルプライまたはマルチプライであるかを問わない）、グラフェン、を挙げることができる。説明の便宜上、本明細書に記載する実施形態の多くはカーボンナノファイバー糸を備えるように提示されているが、以下で説明するとおり、上記導電性構造体のいずれかを熱変色性表示体に使用可能であることが理解されよう。
【００３６】
以下で説明するとおり、導電性構造体は、熱変色層と表示されるメッセージを担持するフィルムの間に配置されている。導電性構造体（例えば、金属繊維、撚っていないカーボンナノファイバー繊維／束、ナノファイバー糸）の高い熱伝導率ゆえに、導電性構造体がない状態と比較してはるかにより迅速に、熱変色層へと熱を伝導する及び／または熱変色層から熱を伝導放出することができる。例えば、従来どおりに構成された熱変色性表示体は、最終的には熱変色層と熱源の間に配置されることになる、１つもしくは複数のポリマー層（例えば、キャリアフィルムなど）及び／または１つもしくは複数の接着剤層を有していることが多い。従来どおりに構成された熱変色性表示体のこれらの層は一般的に良好な断熱材であり、色間のまたは不透明から透明への熱変色層の変化を遅らせる。良好な熱伝導体である導電性構造体が存在すると、熱変色層へと熱を直接伝達することにより応答時間を改善することができる。導電性構造体がカーボンナノファイバー繊維、束、及び／または糸である例では、カーボンナノファイバー構造体の直径が小さいこと（一部の例では、０．５ｐｍ未満）により、最終的に表示されることになるメッセージの視覚的な質を低下させることなく、メッセージ層と熱変色層の間に多くのカーボンナノファイバー構造体を配置することが可能となる。
【００３７】
本開示の熱変色性表示体の説明に先立ち、ナノファイバーフォレスト、ナノファイバーシート、及びナノファイバー糸の製造及び構造について説明する。
【００３８】
ナノファイバーフォレスト
本明細書で使用する場合、用語「ナノファイバー」とは、１ｐｍ未満の直径を有する繊維のことを意味する。本明細書の実施形態では主に、カーボンナノチューブからの製造について記載しているが、以下で説明する技術を用いて、その他の炭素同素体（グラフェン、マイクロメートルスケールもしくはナノスケールのグラファイトファイバー及び／またはグラファイトプレートであるかを問わない）、また更にその他の組成、例えば、窒化ホウ素などのナノスケールファイバーを高密度化させてもよいということが理解されよう。本明細書で使用する場合、用語「ナノファイバー」及び「カーボンナノチューブ」は、炭素原子同士が互いに連結して円筒形構造を形成する単層カーボンナノチューブ及び／または多層カーボンナノチューブの両方を包含する。一部の実施形態では、本明細書で言及するカーボンナノチューブは４〜１０の層を有する。本明細書で使用する場合、「ナノファイバーシート」または単に「シート」とは、シートのナノファイバーの長手方向の軸線がシートの主表面に対して垂直（すなわち、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態のシートであり、「フォレスト」と呼ばれることが多い）ではなくシートの主表面に対して平行となるような引き揃えプロセス（ＰＣＴ公開第ＷＯ２００７／０１５７１０号に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる）により揃えられたナノファイバーのシートのことを意味する。このことはそれぞれ図３及び図４において図示及び説明されている。
【００３９】
カーボンナノチューブの寸法は用いる製造方法に応じて著しく変化し得る。例えば、カーボンナノチューブの直径は０．４ｎｍ〜１００ｎｍであってもよく、その長さは１０ｐｍ〜５５．５ｃｍ超の範囲であってもよい。カーボンナノチューブはまた、いくらか１３２，０００，０００：１またはそれ以上ほども高い、極めて高いアスペクト比（長さと直径の比率）を有することができる。広範囲の寸法実現性を考慮すると、カーボンナノチューブの特性は大いに調整可能、すなわち「調節可能」である。カーボンナノチューブの多くの面白い特性が同定されている一方で、カーボンナノチューブの特性を実用的な用途において利用するには、カーボンナノチューブの機能を維持または向上させることのできる規模拡大可能かつ制御可能な製造方法が必要となる。
【００４０】
その独特な構造ゆえに、カーボンナノチューブは、ある特定の用途にうまく適合させるための特定の機械的、電気的、化学的、熱的、及び光学的特性を有している。とりわけ、カーボンナノチューブは、優れた電気伝導率、高い機械的強度、十分な熱安定性を示し、疎水性でもある。これらの特性に加え、カーボンナノチューブは、有効な光学的特性も示すことができる。例えば、カーボンナノチューブを発光ダイオード（ＬＥＤ）及び光検出器に使用して、狭く設定した波長の光を放射または検出することができる。カーボンナノチューブはまた、光子輸送及び／またはフォノン輸送に有用であることが証明されていてもよい。
【００４１】
本開示の様々な実施形態に従い、本明細書において「フォレスト」と呼ぶ構造を含む様々な構造に、ナノファイバー（カーボンナノチューブを含むがこれに限定されない）を並べることができる。本明細書で使用する場合、ナノファイバーまたはカーボンナノチューブの「フォレスト」とは、基材上において互いに略平行に並んだ、ほぼ同等の寸法を有するナノファイバーのアレイのことを意味する。図１は、基材上のナノファイバーのフォレストの一例を示している。基材は任意の形状であってもよいが、一部の実施形態では、基材は、フォレストがその上に集まる平坦な表面を有している。図１に見ることができるように、フォレスト内のナノファイバーの高さ及び／または直径はほぼ等しくてもよい。
【００４２】
本明細書で開示するナノファイバーフォレストは比較的高密度であってもよい。具体的には、本開示のナノファイバーフォレストは、少なくとも１０億ナノファイバー／ｃｍ２の密度を有していてもよい。一部の特定の実施形態では、本明細書に記載のナノファイバーフォレストは、１００億／ｃｍ２〜３００億／ｃｍ２の密度を有していてもよい。その他の例では、本明細書に記載のナノファイバーフォレストは、９００億ナノファイバー／ｃｍ２の範囲の密度を有していてもよい。フォレストは高密度または低密度のエリアを備えていてもよく、特定のエリアはナノファイバーがない状態であってもよい。フォレスト内のナノファイバーはまた、ファイバー間結合を示していてもよい。例えば、ナノファイバーフォレスト内の隣接するナノファイバー同士は、ファンデルワールス力により互いに引き寄せ合っていてもよい。それとは関係なく、本明細書に記載する技術を適用することにより、フォレスト内のナノファイバーの密度を高めることができる。
【００４３】
ナノファイバーフォレストを製造するための方法については、例えば、ＰＣＴ第Ｗ０２００７／０１５７１０号に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【００４４】
様々な方法を使用して、ナノファイバー前駆フォレストを製造することができる。例えば、一部の実施形態では、図２に概略的に示す高温炉内でナノファイバーを成長させてもよい。一部の実施形態では、基材上に触媒を付着させてからその基材を反応炉内に置き、その後、反応炉に供給する燃料化合物に曝露してもよい。基材は８００℃超または更に１０００℃の温度に耐えることができ、不活性材料であってもよい。基材は、基礎のシリコン（Ｓｉ）ウエハ上に配置されたステンレス鋼またはアルミニウムを備えていてもよいが、Ｓｉウエハの代わりにその他のセラミック基材（例えば、アルミナ、ジルコニア、Ｓｉ０２、結晶化ガラス）を使用してもよい。前駆フォレストのナノファイバーがカーボンナノチューブである例では、アセチレンなどの炭素系化合物を燃料化合物として使用してもよい。反応炉への導入後、燃料化合物（複数可）は触媒上に堆積し始め、基材から上方に成長することにより集まってナノファイバーのフォレストを形成することができる。反応炉はまた、燃料化合物（複数可）及びキャリアガスを反応炉へと供給可能なガス導入口、ならびに消費された燃料化合物及びキャリアガスを反応炉から排出可能なガス排出口を備えていてもよい。キャリアガスの例としては、水素、アルゴン、及びヘリウムが挙げられる。これらのガス、とりわけ、水素をまた、反応炉へと導入してナノファイバーフォレストの成長を促進させてもよい。更に、ナノファイバーに組み込むドーパントをガス流に添加してもよい。
【００４５】
多層ナノファイバーフォレストを製造するために使用するプロセスでは、１つのナノファイバーフォレストを基材上に形成してから、第１のナノファイバーフォレストと接触する第２のナノファイバーフォレストを成長させる。第１のナノファイバーフォレストを基材上に形成し、第１のナノファイバーフォレスト上に触媒を付着させてから、追加の燃料化合物を反応炉に導入して、第１のナノファイバーフォレスト上に配置した触媒からの第２のナノファイバーフォレストの成長を促すなどの、多数の好適な方法を用いて、多層ナノファイバーフォレストを形成することができる。使用する成長方法、触媒のタイプ、及び触媒の配置に応じて、第２のナノファイバー層を第１のナノファイバー層の上部に成長させてもよく、または、例えば、水素ガスを用いて触媒を再生した後、第２のナノファイバー層を基材上で直接成長させることにより第１のナノファイバー層の下部で成長させてもよい。それとは関係なく、ほぼエンドツーエンドとはいえ第１のフォレストと第２のフォレストの間に容易に検出可能な境界がある状態で、第２のナノファイバーフォレストを第１のナノファイバーフォレストのナノファイバーと並べてもよい。多層ナノファイバーフォレストは多くのフォレストを備えていてもよい。例えば、多層前駆フォレストは、２、３、４、５、またはそれ以上のフォレストを備えていてもよい。
【００４６】
ナノファイバーシート
フォレスト構造の配列に加え、本出願のナノファイバーはまた、シート構造に並んでいてもよい。本明細書で使用する場合、用語「ナノファイバーシート」、「ナノチューブシート」、または単に「シート」とは、ナノファイバーが平面状にエンドツーエンドで並んでいるナノファイバーの配列のことを意味する。ナノファイバーシートの一例について寸法表示を付して図３に示す。一部の実施形態では、シートは、シートの厚さの１００倍超を超える長さ及び／または幅を有する。一部の実施形態では、長さ、幅、またはその両方は、シートの平均厚さの１０３、１０６または１０９倍超を超える。ナノファイバーシートは例えば、約５ｎｍ〜３０ｐｍの厚さ、ならびに、目的の用途に好適な任意の長さ及び幅を有していてもよい。一部の実施形態では、ナノファイバーシートは、１ｃｍ〜１０メートルの長さ、及び１ｃｍ〜１メートルの幅を有していてもよい。これらの長さは単に例示のために提供されるものである。ナノファイバーシートの長さ及び幅は製造装置の構造に制約されるが、ナノチューブ、フォレストまたはナノファイバーシートのいずれかの物理的または化学的特性に制約されるものではない。例えば、連続プロセスでは、あらゆる長さのシートを製造することができる。製造しながらこれらのシートをロールに巻くことができる。
【００４７】
図３に見ることができるように、ナノファイバーがエンドツーエンドで並ぶ軸は、ナノファイバー配列の方向と呼ばれる。一部の実施形態では、ナノファイバー配列の方向は、ナノファイバーシートの全体にわたって連続していてもよい。ナノファイバーは必ずしも互いに対して完全に平行である必要はなく、ナノファイバー配列の方向は、ナノファイバーの配列の方向の平均または一般的な指標であるということを理解されたい。
【００４８】
シートを製造可能な任意のタイプの好適なプロセスを用いて、ナノファイバーシートを組み立ててもよい。一部の例示的な実施形態では、ナノファイバーフォレストからナノファイバーシートを引き揃えてもよい。ナノファイバーフォレストから引き揃えられるナノファイバーシートの一例を図４に示す。
【００４９】
図４に見ることができるように、ナノファイバーをフォレストから横に引き揃えてから、エンドツーエンドに並べてナノファイバーシートを形成してもよい。ナノファイバーフォレストからナノファイバーシートを引き揃える実施形態では、フォレストの寸法を制御して、特定の寸法を有するナノファイバーシートを形成してもよい。例えば、ナノファイバーシートの幅は、そこからシートを引き揃えるナノファイバーフォレストの幅とほぼ等しくてもよい。更に、例えば、所望のシート長が達成された際に引き揃えプロセスを終了させることにより、シートの長さを制御してもよい。
【００５０】
ナノファイバーシートは、様々な用途に利用可能な多くの特性を有している。例えば、ナノファイバーシートは、調節可能な不透明度、高い機械的強度及び柔軟性、熱伝導率及び電気伝導率を有していてもよく、疎水性も示し得る。シート内におけるナノファイバーの高度な配列を考慮すると、ナノファイバーシートは極めて薄くなり得る。一部の例では、ほぼ２次元で描画すると、ナノファイバーシートは約１０ｎｍ厚のオーダー（標準的な測定公差内で測定した際）である。その他の例では、ナノファイバーシートの厚さは、２００ｎｍまたは３００ｎｍほども厚くなり得る。それゆえ、ナノファイバーシートは極めてわずかな更なる厚さを構成部材に追加し得る。
【００５１】
ナノファイバーフォレストの場合と同様に、処理剤を用いて、シートのナノファイバーの表面に化学基または化学元素を付加することにより、ナノファイバーシート内のナノファイバーを官能化してもよく、それにより、ナノファイバー単独の場合とは異なる化学的活性がもたらされることになる。ナノファイバーシートの官能化を、あらかじめ官能化したナノファイバーに対して行ってもよく、または、あらかじめ官能化していないナノファイバーに対して行ってもよい。ＣＶＤを含むがこれらに限定されない本明細書に記載の技術、及び様々なドーピング技術のいずれかを用いて、官能化を行ってもよい。
【００５２】
ナノファイバーフォレストから引き揃えられたナノファイバーシートはまた、高純度であってもよく、一部の例では、ナノファイバーシートの重量パーセントの９０％超、９５％超、または９９％超は、ナノファイバーに由来する。同様に、ナノファイバーシートは、９０重量％超、９５重量％超、９９重量％超、または９９．９重量％超の炭素を備えていてもよい。
【００５３】
ナノファイバー糸
ナノファイバーフォレストから引き揃えられたナノファイバーシートを紡いでナノファイバー糸にしてもよい。ナノファイバー糸は、１枚のナノファイバーシートを本撚りまたは仮撚りして１本のナノファイバー糸にすることによって形成されるシングルプライナノファイバー糸であってもよい。シングルプライナノファイバー糸の一例を図５Ａに示し、以下でより詳細に説明する。複数のシングルプライナノファイバー糸を共に撚ってマルチプライ糸を形成してもよい。マルチプライナノファイバー糸の一例を図５Ｂに示し、以下でより詳細に説明する。
【００５４】
本開示のシングルプライ仮撚りナノファイバー糸の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を図５Ａに示す。上で示したとおり、仮撚り技術については、米国特許出願第１５／８４４，７５６号に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。一部の例では、シングルプライ仮撚りナノファイバー糸、例えば、図５Ａに記載のものは、以下の範囲、５ｐｍ〜４０ｐｍ、５ｐｍ〜３０ｐｍ、５ｐｍ〜２０ｐｍ、１０ｐｍ〜３０ｐｍ、５０ｐｍ〜４０ｐｍ、２５ｐｍ〜３５ｐｍ、４０ｐｍ未満、３０ｐｍ未満、２０ｐｍ未満、５ｐｍ超、１０ｐｍ超、または２０ｐｍ超、のうちのいずれか内の断面直径（糸の長手方向の軸線に対して垂直に撮影）を有していてもよい。図５Ａに示すナノファイバー糸の特定の例では、断面直径は約１５ｐｍである。図５Ａに示すナノファイバー糸は、糸の長さと表面が交差した、平均的な表面の位置の上下１ｐｍ未満（一部の例では、０．１ｐｍ未満）の表面微細形状を有する。
【００５５】
図５Ｂは、本開示の一例におけるマルチプライナノファイバー糸のＳＥＭ顕微鏡写真である。上で示したとおり、マルチプライナノファイバー糸は、２本以上のシングルプライナノファイバー糸を撚り合わせることによって製造することができる。これらのマルチプライ糸は、繊維の数の増加に比例して、熱及び／または電気を伝達するまたは負荷に耐えるための、熱的、電気的、及び機械的特性を向上させることができる。
【００５６】
一部の例では、溶媒を用いて、ナノファイバー糸（及び、紡いでナノファイバー糸にする前のナノファイバーシート）を任意選択的に「高密度化」させてもよい。高密度化を行う間、ナノファイバー糸（またはナノファイバーシート）に溶媒を塗布する。溶媒を塗布する、溶媒を除去する、またはその両方、のいずれかを行うと、溶媒により、糸のそれぞれのナノファイバー（またはナノファイバーシート）が互いにより近接して引き揃えられ、それにより、単位体積あたりのナノファイバーの数（すなわち、密度）が増加することになる。ナノファイバー糸（またはナノファイバーシート）の密度のこの増加により、例えば、その他の特性の中でもとりわけ、電気伝導率、熱伝導率、最終的な引張り強度を向上させることができる。
【００５７】
溶媒の塗布に続いてその除去を行うこのプロセスはまた、少なくとも１種の別の材料をナノファイバー糸（またはシート）内のナノファイバーの表面上にコーティングする、及び／または、少なくとも１種の別の材料をナノファイバー間の隙間内に配置するために、使用することができる。例えば、ナノ粒子またはマイクロ粒子を溶媒中に懸濁させてから、糸のナノファイバーにより定められたナノファイバー糸（またはシート）内の隙間へと移してもよい。溶媒を除去して、ナノファイバー糸及び／またはナノファイバーシートを形成するナノファイバーにより形成された隙間内に粒子を残してもよい。同様に、ポリマー（または複数種のポリマー、もしくは、ナノ粒子もしくはマイクロ粒子と混合したポリマー）をナノファイバー糸（またはシート）に浸透させてもよい。溶媒を除去すると、ポリマー（及び任意の第３の材料、例えば、ナノ粒子など）がナノファイバー糸（またはシート）内に残り、それにより特性が変化する。例えば、導電性粒子を添加することにより、ナノファイバー糸の電気伝導率及び／または熱伝導率を向上させることができる。
【００５８】
製造方法
図６は、本開示の一例において、熱変色性表示体を製造するための例示的な方法６００を示す。方法６００において製造される熱変色性表示体の個々の構造部材については、図７Ａ、図７Ａ１、図７Ｂ、図８Ａ、及び図８Ｂとの関係において、以下でより詳細に説明を行う。
【００５９】
方法６００は、メッセージフィルム（またはバッキング層）またはカーボンナノファイバー構造体のうちの少なくとも１つに接着剤（例えば、アクリル接着剤または感圧接着剤）を塗布すること６０４を含む。一部の例では、上に記載したとおり、カーボンナノファイバー構造体（例えば、ナノファイバー、ナノファイバー束または繊維、ナノファイバー糸）に接着剤を浸透させる。一部の例では、連続層でまたは別々の不連続な位置（例えば、互いから物理的に離れた接着剤のストライプまたはドットなど）で、メッセージフィルムに接着剤を塗布する（６０４）。更に別の例では、接着剤系（２成分エポキシ樹脂）における相補的な構成成分をメッセージフィルム及びカーボンナノファイバー構造体へと別々に塗布し、その結果、処理したメッセージフィルムとカーボンナノファイバー構造体の間の物理的接触が接着剤系を完全なものとし、それにより、メッセージフィルム及びカーボンナノファイバー構造体が反応して接着するということが可能となる。使用する接着剤系に関係なく、メッセージフィルム（またはバッキング層）及びカーボンナノファイバー構造体を互いに接触するように配置する（６０８）。
【００６０】
一部の例では、カーボンナノファイバー構造体と接続するように、電極を任意選択的に配置してもよい（６１２）。次に、カーボンナノファイバー構造体へと電流を流してそのカーボンナノファイバー構造体に抵抗熱を発生させ、それにより、熱変色層の温度変化、ならびに、色及び／または透明度における対応する変化を引き起こしてもよい。ナノファイバー構造体の一部または全てと電気的に接続するように電極を配置してもよい。一部の例では、カーボンナノファイバー構造体の一部の長手方向表面と直接的または間接的に接触する任意選択的な電極を配置する。一部の例では、カーボンナノファイバー構造体の一部または全ての断表面と直接的または間接的に接触する任意選択的な電極を配置する。
【００６１】
熱変色層と熱的に接続するようにカーボンナノファイバー構造体を配置する（６１６）。この場合、語句「熱的接続」とは、直接的または間接的な物理的接続のことを意味する。
【００６２】
一部の例では、カーボンナノファイバー糸へと塗布した面とは反対側の、メッセージ層またはバッキング層の面に、追加の接着剤層及び剥離ライナーを取り付けてもよい。剥離ライナーを除去して、追加の接着剤層の面を露出させてもよい。追加の接着剤層のこの面は、一旦露出すると、熱変色性表示体を基礎基材へと接着するのに使用することができる。一部の例では、基礎基材はまた、熱変色効果を生じさせる熱源である。一部の例では、カーボンナノファイバー構造体を備える層は、１．０Ｗ／（ｍ．Ｋ）超、２．０Ｗ／（ｍ．Ｋ）超、または３．０Ｗ／（ｍ．Ｋ）超の熱伝導率を示すことができる。同様に、接着剤層内のカーボンナノファイバー構造体は、接着剤層の熱伝導率を、０．１Ｗ／（ｍ．Ｋ）超、０．５Ｗ／（ｍ．Ｋ）超、１．０Ｗ／（ｍ．Ｋ）超、１．５Ｗ／（ｍ．Ｋ）超、または２．０Ｗ／（ｍ．Ｋ）超、向上させることができる。
【００６３】
熱変色性表示体
上で示したとおり、熱変色性表示体は、従来の熱変色性表示体と比較して数桁速い時間スケールで温度変化に反応することができる導電性構造体を備える。上で示したとおり、以下の例は、便宜上、カーボンナノファイバー糸を備えるように記載されている。一部の例では、カーボンナノファイバー糸（あるいは、カーボンナノファイバー束、繊維、グラフェン、またはその他の伝導性組成物）の高い熱伝導率は、熱源から熱変色層へと熱を伝達して分布させるのに、または、熱変色層から低温（冷却）源へと熱を伝導放出させるのに、役立つ。一部の例では、カーボンナノファイバー糸は、赤外線放射を効率的に吸収して放出する（すなわち、入射してくるＩＲ放射の８５％超を熱として放出する）。これらの特性を考慮すると、カーボンナノファイバー糸の存在により、１０℃ほどのわずかな温度変化に対する熱変色性表示体の応答時間を短くすることができる。一部の例では、応答時間は、従来の実施形態における数十秒から、本開示の例における数ミリ秒へと、短くなる。従来どおりに構成された熱変色性表示体及び／またはラベルは一般的に、少なくとも１つのポリマーキャリアフィルムと、熱源と熱変色層の間にある少なくとも２つの接着剤層と、を有しており、それら全ての熱伝導率は不十分である。本明細書に記載するとおり、カーボンナノファイバー糸の存在は、従来の熱変色性表示体における熱変色性変化を遅らせている不十分な熱伝導率を克服するのに役立ち得る。
【００６４】
ここで図７Ａに注意を向けると、一例における本開示の熱変色性表示体７００が断面図で示されている。この例の熱変色性表示体７００は、メッセージフィルム７０４、接着剤７０８、カーボンナノファイバー糸７１２の層、及び熱変色層７１６を備える。任意選択的な部材については破線で示しており、電極７２０、第２の接着剤層７２４、及び剥離ライナー７２８が挙げられる。
【００６５】
メッセージフィルム７０４は、情報を印刷、記入、表示または描写可能な任意の表面を備えていてもよい。一部の例では、メッセージフィルム７０４は、隣接面の温度変化を示すまたはそれに関連するテキスト、色または画像が印刷されたポリマーフィルムである。その他の例では、メッセージフィルム７０４は、布地、紙であってもよく、あるいは、一部の例では、金属製のフィルムまたはプレートであってもよい。一部の例では、メッセージは、カーボンナノファイバー糸７１２及び熱変色層７１６が最終的に配置されるのと同じメッセージフィルム面に印刷される、あるいは別の方法で配置される。１つの例においては、以下でより詳細に説明するが、熱変色層７１６は、熱変色層７１６が不透明（または第１の色）から透明へと変化する閾値温度に達するまで、メッセージを覆い隠すことができる。
【００６６】
図７Ａに示す例７００では、接着剤７０８は、メッセージフィルム７０４とカーボンナノファイバー糸７１２の間に配置されている。この接着剤７０８の機能は、メッセージフィルムを、接着性ではない、表示体７００のその他の部材へと連結させることである。とはいえ、一部の例では、カーボンナノファイバー糸７１２に接着剤（例えば、感圧接着剤）を浸透させている場合、または、カーボンナノファイバー糸７１２を接着剤（例えば、感圧接着剤）でコーティングしている場合、この接着剤層７０８を省くことができる。接着剤７０８の例としては、とりわけ、アクリル系接着剤、感圧接着剤、エポキシ樹脂、感熱接着剤、を挙げることができる。
【００６７】
一般的に、カーボンナノファイバー糸７１２は、メッセージフィルム７０４と熱変色層７１６の間に配置されている。表示体７００の例では、カーボンナノファイバー糸７１２は、接着剤７０８（メッセージフィルム７０４の表示体側に付着している）と熱変色層７１６の間に配置されている。様々な例では、カーボンナノファイバー糸７１２は、マルチプライナノファイバー糸またはシングルプライナノファイバー糸であってもよい。更に、カーボンナノファイバー糸７１２Ｂは本撚り糸または仮撚り糸である。仮撚り糸については、米国特許出願第１５／８４４，７５６号に記載されており、その全体は本明細書に組み込まれる。例示的な表示体７００の一部の実施形態では、シングルプライナノファイバー糸とマルチプライナノファイバー糸の両方のタイプが使用可能であることが理解されよう。これらの糸は、単層カーボンナノチューブまたは多層カーボンナノチューブを備えていてもよい。
【００６８】
更に、上に記載したとおり、カーボンナノファイバー糸７１２に多くの材料のいずれかを浸透させてもよい。例えば、例示的な表示体７００内に組み込む前に、カーボンナノファイバー糸７１２の熱伝導率を向上させる伝導性のマイクロ粒子またはナノ粒子を、カーボンナノファイバー糸７１２に浸透させてもよい。１つの例では、トルエンまたはイソプロピルアルコールなどの溶媒を用いて、長さ約２００ｎｍの銀ナノ粒子を浸透させてもよい。これらのナノ粒子（または一部のその他の金属製もしくは導電性のナノ粒子）の存在により、熱源から熱変色層７１６への熱エネルギーの伝導を促進させることができる。代替実施形態では、高い電気抵抗率ゆえに電流を印加すると熱を発生させるナノ粒子またはマイクロ粒子を、ナノファイバー糸７１２に浸透させてもよい。例えば、溶媒（例えば、トルエンまたはイソプロピルアルコールなど）を用いて、直径１００ｎｍ〜５００ｎｍのタングステンナノ粒子をカーボンナノファイバー糸に浸透させてもよい。溶媒の除去後、テキスト及びナノ粒子は、カーボンナノファイバー糸７１２の構造内に残る。優れた電気伝導体であるカーボンナノファイバー及び電気抵抗体であるタングステン粒子に電流を印加すると、熱が発生する。そのため、このような実施形態を、外部の熱源が存在しないか、または外部の熱源がその用途には不十分であるかのいずれかの用途に使用してもよい。
【００６９】
カーボンナノファイバー糸７１２は、熱変色層７１６への、また熱変色層７１６からの、効率的かつ迅速な熱伝導を促進する多くの構成であってもよい。例えば、一部の実施形態では、複数のカーボンナノファイバー糸７１２はそれぞれ、例示的な表示体７００の片側からもう一方の側にかけて直線状に並んでいる。直線配列の一部の例では、カーボンナノファイバー糸７１２が略平行（＋／−３０°以内）であるということが理解されよう。カーボンナノファイバー糸７１２を互いに接触しないように並べてもよいが、そうである必要はない。その他の例では、カーボンナノファイバー糸７１２は、螺旋状、入れ子螺旋（ｎｅｓｔｅｄ  ｓｐｉｒａｌｓ）状、または、第１のセットの略平行ナノファイバー糸が斜めまたは横方向に並んだ第２のセットの略平行ナノファイバー糸と連結している（または直接的もしくは間接的に接触している）グリッド状に並んでいてもよい。特定の実施形態では、アレイ、グリッドまたは配列のいずれかにおけるピッチ（例えば、隣接するナノファイバー糸間の中心から中心への距離）は、以下の範囲、１００ｐｍ〜１ｍｍ、１００ｐｍ〜５００ｐｍ、５００ｐｍ〜７５０ｐｍ、７５０ｐｍ〜１ｍｍ、１ｍｍ〜５ｍｍ、１００ｐｍ〜１ｍｍ、２５０ｐｍ〜７５０ｐｍ、のうちのいずれか内であってもよい。
【００７０】
熱変色層７１６は、直接的または間接的のいずれかで、カーボンナノファイバー糸７１２と接触している。上で説明したとおり、熱源由来の熱は、カーボンナノファイバー糸７１２によってほんの数ミリ秒（ｍｓ）で熱変色層７１６へと伝達され得ることから、熱源で熱が発生してから熱変色層７１６で色及び／または透明度が変化するまでの応答時間が短くなる。
【００７１】
任意選択的に、熱変色性表示体７００は、熱源もしくは冷却源に代えて、またはそれらに加えて、電極７２０を備えていてもよい。電極７２０は、カーボンナノファイバー糸７１２に電流を印加することができる。示した例では、電極７２０が、表示体７００のそれぞれの側において、ナノファイバー糸７１２のうちの２本のみの長手方向表面と接続していると図では示してあるものの、電極７２０がカーボンナノファイバー糸７１２の全てと電気的に接続しているということが理解されよう。電極７２０とナノファイバー糸７１２の全ての間のこの電気的な接続は、例えば、図７Ａに示すカーボンナノファイバー糸７１２に対して横方向の電極に接続している１本または複数本のカーボンナノファイバー糸によって達成することができる。図７Ａ１に示す別の例では、電極７２０は、ナノファイバー糸７１２の露出した断表面において、ナノファイバー糸７１２の全てと電気的に接続している。この実施形態について上に記載したとおり、電流がカーボンナノファイバー糸７１２内に熱を発生させることになるように、カーボンナノファイバー糸７１２を処理（例えば、電気抵抗体である材料を浸透させる）してもよい。この方法では、熱変色性表示体７００が熱源と接触していない場合であっても、熱を用いて熱変色層７１６内における変化を生じさせることができる。
【００７２】
上で説明したとおり、１つの例では、熱変色層７１６は、メッセージフィルム７０４上の画像またはテキストのいずれかを覆い隠すことができる。この例に対応した構成を図７Ａに示す。上で説明したとおり、この例の熱変色層７１６は、メッセージフィルム７０４上に印刷されたメッセージを覆い隠す。カーボンナノファイバー糸７１２によって熱変色層７１６へと伝達された（またはカーボンナノファイバー糸内で発生した）熱により、熱変色層７１６が不透明状態（または第１の色の状態）から透明状態へと変化する。この変化により、メッセージフィルム７０４上のメッセージが明らかとなる。
【００７３】
別の例では、熱変色層７１６自体により、観察者へと情報が伝えられる。これを実施可能な表示体の構成の図を図７Ｂに示す。この例示的な構成の熱変色性表示体７３２において、メッセージフィルムは不要である。逆に、バッキングフィルム７３６が、接着剤層７０８を取り付ける基材を提供する。更に、バッキングフィルム７３６が、熱変色性表示体７３２がステッカーである実施形態用、あるいは熱変色性表示体７３２を基礎表面に接着する実施形態用に、接着剤層７２４及び剥離ライナー７２８を取り付け可能な基材を提供する。熱源からカーボンナノファイバー糸７１２へと熱が伝達され、次に熱変色層７１６へと伝達されると、色及び／または透明度が変化する。あるいは、上に記載したとおり、電極７２０が熱及び／または電流をカーボンナノファイバー糸７１２に印加することにより、色の変化または透明度の変化にかかわらず、熱変色層７１６における変化を開始させることができる。
【００７４】
一部の例では、熱変色層７１６は、熱変色材でコーティングされたまたは熱変色材を充填したポリマーフィルムであってもよい。これらの材料としては、液晶ポリマー分子、有機顔料及び無機顔料、ならびにロイコ染料、を挙げることができるがこれらに限定されない。その他の例では、熱変色層７１６は、塗料、フィルム、コーティング剤、または、結合剤及び熱変色材のうちの１種または複数種の層である。熱変色材を備えることができる結合剤及び／またはフィルムとしては、とりわけ、ポリマーフィルム（熱可塑性、熱硬化性、エラストマーであるかを問わない）、塗料、粉末及び顔料、が挙げられるがこれらに限定されない。
【００７５】
カーボンナノファイバー糸７１２と電気的に接続している任意選択的な電極７２０としては、カーボンナノファイバー糸７１２と直接的または間接的に接続している導電性部材を挙げることができる。例えば、金属製のテープ、とりわけ、銅、ニッケル／銅合金、アルミニウム、アルミニウム／銅合金などを、カーボンナノファイバー糸７１２の一部に接着することができる。上に記載したとおり、図７Ａ、図７Ｂに示していない追加のカーボンナノファイバー糸は、電極７２０と直接電気的に接続しているカーボンナノファイバー糸７１２の一部を、電極７２０と直接接続していない任意のカーボンナノファイバー糸７１２と接続させることができる。
【００７６】
別の例では、任意選択的な電極７２０は、電気伝導体（図示せず）をカーボンナノファイバー糸７１２に接続するはんだ接点であってもよい。カーボンナノファイバー糸７１２は、従来よりはんだに用いられている材料との接着が不十分である場合があるが、１つまたは複数の金属層、例えば、ナノファイバー糸上に密着するカーバイドを形成する第１の層（タングステン）、及びタングステンカーバイド層上の第２の層（例えば、銅、アルミニウム、金など）などを備えるように、カーボンナノファイバー糸７１２を加工してもよい。カーボンナノファイバー糸７１２上のこれらのメタライズ層（例えば、物理蒸着法、化学蒸着法、スパッタリング法を利用する）により、はんだ材料への接着を向上させることができる。
【００７７】
図８Ａ及び図８Ｂは、本開示の一部の実施形態により示される熱変色効果を概略的に示している。図８Ａに示すとおり、不透明状態の熱変色性表示体８００は、メッセージ層８０４、接着剤層８０８、カーボンナノファイバー糸８１２（この例では、グリッド状に構成されている）、及び不透明熱変色層８１６、を備える。これらの層については図７Ａとの関係においてこれまでに説明しているため、更なる説明は必要ない。
【００７８】
図８Ｂは、熱を印加した際の、不透明状態の熱変色層８１６から透明状態８１６’への変化を示している。示すように、これまで不透明であった熱変色層８１６が今や透明状態８２４となっており、メッセージ層８０４上に印刷された連結した楕円が示されている。
【００７９】
上記の例において、カーボンナノファイバー糸は、その長手方向の軸線が熱変色層の隣接表面に対して平行となる（かつ熱変色層の隣接表面に接触する）ように配向されている。一部の例では、図示してはいないが、カーボンナノファイバー糸の長手方向の軸線が熱変色層の隣接表面に対して垂直となるように、カーボンナノファイバー糸をマトリックス中に埋め込んで熱変色層上に配置してもよい。例えば、平行なカーボンナノファイバー糸を熱可塑性接着剤中に埋め込んでからミクロトームでスライスして、接着剤／糸複合体の断面を得てもよい。次に、これらのスライスを用いて、例えば、メッセージフィルム及び熱変色層を接合して、熱変色層及び／または熱源に対して直角なカーボンナノチューブ糸を得てもよい。一部の状況においては、このことにより、優れた熱伝達特性をもたらすことができる。
【実施例】
【００８０】
実験結果
実験では、スイッチを入れていない白熱灯電球の上に、従来の熱変色性表示体を置いた。白熱電球のスイッチを入れた際、熱変色性表示体は、第１の色の状態から透明状態へと変化するのに１３秒間を要した。
【００８１】
図７Ａとの関係において上に記載したとおり、直線状に並んだ略平行のカーボンナノファイバー糸のアレイを備えるように、本開示の熱変色性表示体を作製した。本開示のこの熱変色性表示体を白熱電球の上に置き、白熱電球のスイッチを入れた。熱変色層は第１の色の状態から透明状態へと１００ミリ秒未満で変化したが、それは、本明細書に記載の実施形態の有利な結果を示すものであった。
【００８２】
更に、従来の表示体は、第１の色の状態へと変化が戻るのに、本開示の表示体と比べて３倍超長い時間を要した。
【００８３】
更なる実施形態
本開示の実施形態に関する上記の記述は例示目的で提供されるものであり、網羅的であること、または、特許請求の範囲を、開示する正確な形態に限定すること、を意図するものではない。上記の開示を考慮すれば、多くの修正及び変更が可能であることを、関連技術分野の当業者は理解することができる。
【００８４】
本明細書中で使用される用語は主として可読性及び教示目的用に選択されたものであり、本発明の主題を明確化または制限するために選択されたものではない。それゆえ、本開示の範囲が、本明細書の発明を実施するための形態によってではなく、むしろ、本明細書に基づく実施が由来する、全ての請求項によって限定されることを意図している。したがって、本実施形態の開示は、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を例示することを意図するものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ａ１】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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