(57)【要約】  本出願は、複合材およびこれの製造方法に関し、放熱性能に優れており、かつ、耐衝撃性や加工性および気孔特性に優れた複合材および前記複合材の製造方法を提供することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属フォームおよび前記金属フォームの表面または金属フォームの内部に存在するグラフェン成分を含み、
前記金属フォームは、気孔を含み、前記気孔のサイズは、２０μｍ〜３８０μｍである複合材。
【請求項２】
グラフェン成分は、複合材内で１０−５〜１０−１ｗｔ％の範囲内で含まれる、請求項１に記載の複合材。
【請求項３】
金属フォームは、１０μｍ〜１０００μｍの厚み範囲を有する、請求項１又は２に記載の複合材。
【請求項４】
金属フォームは、熱伝導度が８Ｗ／ｍＫ以上の金属または金属合金を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合材。
【請求項５】
金属フォームは、鉄、コバルト、ニッケル、銅、リン、モリブデン、亜鉛、マンガン、クロム、インジウム、スズ、銀、白金、金、アルミニウム、ステンレスおよびマグネシウムよりなる群から選択された一つ以上の金属または金属合金を含む骨格を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合材。
【請求項６】
金属フォームは、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が３０％〜９９％の範囲内である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の複合材。
【請求項７】
金属フォームまたはグラフェンの表面に存在する高分子成分をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合材。
【請求項８】
高分子成分は、金属フォームまたはグラフェンの表面で表面層を形成している、請求項７に記載の複合材。
【請求項９】
高分子成分は、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂およびフェノール樹脂よりなる群から選択された一つ以上を含む、請求項７又は８に記載の複合材。
【請求項１０】
グラフェン成分は、金属フォームの表面または金属フォームの内部でグラフェン層を形成する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の複合材。
【請求項１１】
グラフェン層は、単一層または多層構造である、請求項１０に記載の複合材。
【請求項１２】
グラフェン層は、１０ｎｍ以下の厚み範囲を有する、請求項１０又は１１に記載の複合材。
【請求項１３】
複合材は、熱伝導度が０．４Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の複合材。
【請求項１４】
金属フォームの表面または内部にグラフェン成分を形成させることを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願との相互引用］
本出願は、２０１８年０９月２８日付けの韓国特許出願第１０−２０１８−０１１５９６７号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
［技術分野］
本出願は、複合材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
放熱素材は、多様な用途で使用され得る。例えば、バッテリーや各種電子機器は、作動過程で熱が発生するので、このような熱を効果的に制御できる素材が要求される。
【０００４】
放熱特性の良い素材は、熱伝導度の良いセラミック素材などが知られているが、このような素材は、加工性が劣るので、高分子マトリックス内に高い熱伝導率を示す前記セラミックフィラーなどを配合して製造した複合素材が使用され得る。
【０００５】
しかしながら、前記方式によっては、高い熱伝導度を確保するために、多量のフィラー成分が適用されなければならないので、多様な問題が発生する。例えば、多量のフィラー成分を含む素材の場合、素材自体が固くなる傾向にあり、このような場合、耐衝撃性などが劣る。
【０００６】
これに伴い、本出願は、金属フォーム自体をヒートパスウェイ（ｈｅａｔ  ｐａｔｈｗａｙｓ）とする複合素材を提供して、既存の放熱素材に比べて効果的な放熱特性を具現しようとする。しかし、追加的な熱伝導性フィラーなしに金属フォームだけで得ることができる熱伝導度には限界があり、これに伴い、より多様な分野に適用するためには、さらに優れた熱伝導性、耐衝撃性、気孔特性などを同時に満足させる研究が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願は、放熱性能に優れており、かつ、耐衝撃性や加工性および気孔特性に優れた複合材および前記複合材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願は、複合材に関する。本出願で用語「複合材」は、金属フォームとその他の成分を含む材料を意味する。例えば、前記複合材は、前記金属フォームと後述するグラフェン成分または高分子成分を含む材料を意味する。
【０００９】
本出願で用語「金属フォームまたは金属骨格」は、２種以上の金属を主成分として含む多孔性構造体を意味する。前記で金属を主成分とするというのは、金属フォームまたは金属骨格の全体重量を基準として金属の比率が５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上、９０重量％以上または９５重量％以上である場合を意味する。前記主成分として含まれる金属の比率の上限は、特に制限されず、例えば、１００重量％でありうる。
【００１０】
用語「多孔性」は、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が少なくとも３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、７５％以上または８０％以上である場合を意味する。前記気孔度の上限は、特に制限されず、例えば、約１００％未満、約９９％以下または約９８％以下程度でありうる。前記で気孔度は、金属フォームなどの密度を計算して公知の方式で算出することができる。
【００１１】
例示的な複合材は、金属フォームおよび前記金属フォームの表面または金属フォームの内部に存在するグラフェン成分を含む。前記金属フォームは、気孔を含み、前記気孔のサイズは、２０μｍ〜３８０μｍ、２５μｍ〜３５０μｍ、３０μｍ〜３３０μｍ、３５μｍ〜３００μｍ、４０μｍ〜２８０μｍ、４２μｍ〜２３０μｍまたは４５μｍ〜１８０μｍでありうる。また、本出願の具体例において、前記グラフェン成分は、複合材内で１０−５〜１０−１ｗｔ％の範囲内で含まれ得る。前記グラフェン成分の重量比は、例えば、１０−５超過、１０−１ｗｔ％未満、５×１０−５〜５×１０−２ｗｔ％、１０−４〜１０−２ｗｔ％、５×１０−４〜５×１０−３ｗｔ％、８×１０−４〜３×１０−３ｗｔ％の範囲内でありうる。前記重量比は、金属フォームおよびグラフェン成分の重量を全体１００として計算したときの比率である。したがって、後述する他の成分、例えば、高分子層が形成される場合、高分子成分を除いて、金属フォームとグラフェン成分間の重量比が前記範囲内でありうる。本出願で、グラフェン成分が金属フォームの内部に存在するというのは、金属フォームの内部気孔に前記グラフェン成分が層を成して存在することを意味する。本出願の複合材は、高い熱伝導度の特性と共に、耐衝撃性および気孔特性に優れた金属フォームを提供することによって、例えば、放熱素材のように熱の制御のための素材に使用され得る。本明細書で気孔の平均サイズは、例えば、Ｄ５０粒度分析による平均サイズでありうる。
【００１２】
本出願の具体例において、前記グラフェン成分は、前記金属フォームの少なくとも一つの表面上でグラフェン層を形成していたり、金属フォーム内部の孔隙に充填されて存在することができ、場合によっては、前記グラフェン層を形成しつつ、また、金属フォームの内部に充填されていてもよい。グラフェン層を形成する場合に、金属フォームの表面のうち少なくとも一つの表面、一部の表面またはすべての表面に対してグラフェン成分がグラフェン層を形成していてもよい。一つの例示では、少なくとも金属フォームの主表面である上部および／または下部の表面に前記グラフェン成分がグラフェン層を形成していてもよい。前記グラフェン層は、金属フォームの表面全体を覆うように形成されてもよく、一部の表面だけを覆うように形成されてもよい。
【００１３】
本出願の具体例において、前記グラフェン層は、単一層または多層構造で形成され得、前記グラフェン層は、その厚み範囲が１０ｎｍ以下、８ｎｍ以下、５ｎｍ以下の範囲内でありうる。下限は、特に限定されないが、０．００１ｎｍまたは０．０１ｎｍでありうる。本出願は、前述した特定の気孔サイズを有する金属フォームの表面および金属フォームの内部の気孔の表面にグラフェン成分が特定の含量または特定の厚みで導入されることによって、既存のグラフェン蒸着金属フォームに比べてさらに効果的にグラフェン蒸着構造を具現することができ、このような構造は、前記気孔サイズ、気孔分布、グラフェン含量および／またはグラフェンの厚みによって具現され得る。これによる本出願の金属フォームは、放熱性能に優れており、かつ、耐酸化性、耐衝撃性や加工性および優れた気孔度を有する複合材を提供する。前記グラフェン成分は、金属フォームの表面に化学気相蒸着法（ＣＶＤ）により成長したものでありうるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
一つの例示において、前記複合材は、熱伝導度が１．６５Ｗ／ｍＫ以上、１．７Ｗ／ｍＫ以上、または２．０Ｗ／ｍＫ以上でありうる。前記複合材の熱伝導度は、高いほど複合材が優れた熱制御機能を有することができるものであるので、特に制限されず、一つの例示において、約１００Ｗ／ｍＫ以下、９０Ｗ／ｍＫ以下、８０Ｗ／ｍＫ以下、７０Ｗ／ｍＫ以下、６０Ｗ／ｍＫ以下、５０Ｗ／ｍＫ以下、４０Ｗ／ｍＫ以下、３０Ｗ／ｍＫ以下、２０Ｗ／ｍＫ以下または１０Ｗ／ｍＫ以下でありうる。
【００１５】
前記複合材の熱伝導度は、当業界における公知の方式で測定され得る。例えば、前記熱伝導度は、複合材の熱拡散度Ａ、比熱Ｂおよび密度Ｃを求めて、熱伝導度＝ＡＢＣの数式で求めることができる。前記熱拡散度Ａは、レーザーフラッシュ法（ＬＦＡ装備、モデル名：ＬＦＡ４６７）を利用して測定することができ、比熱は、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）装備を用いて測定することができ、密度は、アルキメデス法を利用して測定することができる。また、前記熱伝導度は、複合材の厚み方向（Ｚ軸）に対する値でありうる。
【００１６】
本明細書で言及する物性のうち測定温度が当該物性に影響を及ぼす場合には、特に別途規定しない限り、その物性は、常温で測定したものである。用語「常温」は、加温または減温されない自然そのままの温度であり、例えば、約１０℃〜３０℃の範囲内のいずれか一つの温度、約２３℃または約２５℃程度の温度を意味する。
【００１７】
本出願の複合材は、前記のような優れた熱伝導特性を有すると同時に、加工性や耐衝撃性などの他の物性も安定的に確保され得、このような効果は、本明細書で説明する内容によって達成され得る。
【００１８】
前記複合材に含まれる金属フォームの形態は、特に制限されないが、一つの例示において、フィルム形状でありうる。本出願の複合材では、前記フィルム形態の金属フォームまたはグラフェン成分の表面に存在する高分子成分がさらに含まれ得る。一つの例示において、前記金属フォームの表面には、グラフェン成分がグラフェン層を形成することができ、前記グラフェン層上にまたは前記金属フォームの表面のうちグラフェン成分が形成されていない表面上に、前記高分子成分が形成され得る。
【００１９】
このような高分子成分は、前記金属フォームの少なくとも一つの表面上で表面層を形成しているか、金属フォーム内部の孔隙に充填されて存在することができ、場合によっては、前記表面層を形成しつつ、また、金属フォームの内部に充填されていてもよい。表面層を形成する場合に、金属フォームの表面のうち少なくとも一つの表面、一部の表面またはすべての表面に対して高分子成分が表面層を形成していてもよい。一つの例示では、少なくとも金属フォームの主表面である上部および／または下部の表面に前記高分子成分が表面層を形成していてもよい。前記表面層は、金属フォームの表面全体を覆うように形成されてもよく、一部の表面だけを覆うように形成されてもよい。
【００２０】
複合材において金属フォームは、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が約１０％〜９９％の範囲内でありうる。このような気孔度を有する金属フォームは、適合した熱伝達ネットワークを形成している多孔性の金属骨格を有し、したがって、当該金属フォームを少量適用する場合にも、優れた熱伝導度を確保することができる。他の例示において、前記気孔度は、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上または５０％以上であるか、９８％以下、９５％以下、９３％以下、９０％以下、８８％以下、８５％以下、８３％以下、８０％以下、７８％以下、７５％以下、７３％以下または７１％以下でありうる。
【００２１】
前述したように、金属フォームは、フィルム形態でありうる。このような場合に、フィルムの厚みは、後述する方式によって複合材を製造するに際して、目的とする熱伝導度や厚み比率などを考慮して調節され得る。前記フィルムの厚みは、目的とする熱伝導度を確保するために、例えば、約１０μｍ以上、約２０μｍ以上、約３０μｍ以上、約４０μｍ以上、約４５μｍ以上、約５０μｍ以上、約５５μｍ以上、約６０μｍ以上、約６５μｍ以上または約７０μｍ以上でありうる。前記フィルムの厚みの上限は、目的に応じて制御されるものであって、特に制限されるものではないが、例えば、約１，０００μｍ以下、約９００μｍ以下、約８００μｍ以下、約７００μｍ以下、約６００μｍ以下、約５００μｍ以下、約４００μｍ以下、約３００μｍ以下、約２８０μｍ以下または約２７０μｍ以下程度でありうる。
【００２２】
本明細書において厚みは、当該対象の厚みが一定でない場合には、その対象の最小厚み、最大厚みまたは平均厚みでありうる。
【００２３】
前記金属フォームは、熱伝導度の高い素材でありうる。一つの例示において、前記金属フォームは、熱伝導度が、約８Ｗ／ｍＫ以上、約１０Ｗ／ｍＫ以上、約１５Ｗ／ｍＫ以上、約２０Ｗ／ｍＫ以上、約２５Ｗ／ｍＫ以上、約３０Ｗ／ｍＫ以上、約３５Ｗ／ｍＫ以上、約４０Ｗ／ｍＫ以上、約４５Ｗ／ｍＫ以上、約５０Ｗ／ｍＫ以上、約５５Ｗ／ｍＫ以上、約６０Ｗ／ｍＫ以上、約６５Ｗ／ｍＫ以上、約７０Ｗ／ｍＫ以上、約７５Ｗ／ｍＫ以上、約８０Ｗ／ｍＫ以上、約８５Ｗ／ｍＫ以上または約９０Ｗ／ｍＫ以上の金属または金属合金を含むか、それからなり得る。前記熱伝導度は、その数値が高いほど、少ない量の金属フォームを適用しつつ、目的とする熱制御特性を確保することができるので、特に制限されるものではなく、例えば、約１，０００Ｗ／ｍＫ以下程度でありうる。
【００２４】
前記金属フォームの骨格は、多様な種類の金属や金属合金からなり得るが、このような金属や金属合金のうち前記言及された範囲の熱伝導度を示すことができる素材が選択されればよい。このような素材としては、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケル、鉄、コバルト、マグネシウム、モリブデン、タングステンおよび亜鉛よりなる群から選択されたいずれか一つの金属や前記のうち２種以上の合金などが例示され得るが、これに制限されるものではない。
【００２５】
このような金属フォームは、多様に公知されており、金属フォームを製造する方法もやはり、多様に公知されている。本出願では、このような公知の金属フォームや前記公知の方式で製造した金属フォームが適用され得る。
【００２６】
金属フォームを製造する方式としては、塩などの気孔形成剤と金属の複合材料を焼結する方式、高分子フォームなどの支持体に金属をコーティングし、その状態で焼結する方式やスラリー法などが知られている。また、前記金属フォームは、本出願人の先行出願である韓国出願第２０１７−００８６０１４号、第２０１７−００４０９７１号、第２０１７−００４０９７２号、第２０１６−０１６２１５４号、第２０１６−０１６２１５３号または第２０１６−０１６２１５２号などに開示された方式によっても製造され得る。
【００２７】
前記金属フォームは、また、前記先行出願に開示された方式のうち誘導加熱方式で製造され得るが、このような場合に、金属フォームは、伝導性磁性金属を少なくとも含むことができる。この場合、金属フォームは、前記伝導性磁性金属を重量を基準として３０重量％以上、３５重量％以上、４０重量％以上、４５重量％以上または５０重量％以上含むことができる。他の例示において、前記金属フォーム内の伝導性磁性金属の比率は、約５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上または９０重量％以上でありうる。前記伝導性磁性金属の比率の上限は、特に制限されず、例えば、約１００重量％未満または９５重量％以下でありうる。
【００２８】
金属成分は、必要な場合に、前記伝導性磁性金属と共に、前記金属とは異なる第２金属を含むことができる。このような場合には、金属フォームが金属合金で形成され得る。前記第２金属としては、前記言及した伝導性磁性金属と同じ範囲の比透磁率および／または伝導度を有する金属が使用されることもでき、そのような範囲以外の比透磁率および／または伝導度を有する金属が使用され得る。また、第２金属は、１種が含まれることもでき、２種以上が含まれることもできる。このような第２金属の種類は、適用される伝導性磁性金属と異なる種類である限り、特に制限されず、例えば、銅、リン、モリブデン、亜鉛、マンガン、クロム、インジウム、スズ、銀、白金、金、アルミニウムまたはマグネシウムなどから伝導性磁性金属と異なる金属１種以上が適用され得るが、これに制限されるものではない。
【００２９】
本出願の複合材に含まれる高分子成分の種類は、特に制限されず、例えば、複合材の加工性や耐衝撃性、絶縁性などを考慮して選択され得る。本出願で適用され得る高分子成分の例としては、公知のアクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂およびフェノール樹脂よりなる群から選択された一つ以上が挙げられるが、これに制限されるものではない。
【００３０】
前記複合材の場合、前述した金属フォームの適用を通じて主に熱伝導度を確保する成分の比率を最小化しながらも、優れた熱伝導度を確保することができ、したがって、加工性や耐衝撃性などの損害なしに目的とする物性の確保が可能である。
【００３１】
本出願は、また、前記のような形態の複合材の製造方法に関する。前記製造方法は、例えば、フィルム形態の金属フォームの表面または内部にグラフェン成分を形成させることを含むことができる。
【００３２】
一般的に、グラフェン成分は、化学気相蒸着法として、金属触媒を含む支持体に炭素ソースおよび熱を加えることによって成長することができる。本出願では、前記支持体として金属フォームが利用され得る。前記炭素ソースは、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、エタノール、アセチレン、プロパン、ブタン、ブタジエン、ペンタン、ペンテン、シクロペンタジエン、ヘキサン、シクロヘシサン、ベンゼン、トルエンおよびこれらの組合せよりなる群から選択されたものを使用することができる。例えば、前記炭素ソースを気相で供給しつつ、３００℃〜２０００℃の温度で熱処理した後に冷却させると、前記炭素ソースに存在する炭素成分が結合して、グラフェン成分が金属フォームの表面に成長することができる。
【００３３】
このような化学気相蒸着法（ＣＶＤ）の種類としては、高温化学気相蒸着（ＲＴＣＶＤ）、誘導結合プラズマ化学気相蒸着（ＩＣＰ−ＣＶＤ）、低圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）、常圧化学気相蒸着（ＡＰＣＶＤ）、金属有機化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）または化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）などがある。
【００３４】
本出願の製造方法は、前記グラフェン成分を形成させる段階の前に、金属フォームを製造する段階を含むことができる。
【００３５】
前記金属フォームの製造方法は、金属を有する金属成分を含むグリーン構造体を焼結する段階を含むことができる。本出願で用語「グリーン構造体」は、前記焼結などのように金属フォームを形成するために行われる工程を経る前の構造体、すなわち金属フォームが生成される前の構造体を意味する。また、前記グリーン構造体は、多孔性グリーン構造体と呼称されても、必ずそれ自体で多孔性である必要はなく、最終的に多孔性の金属構造体である金属フォームを形成できるものであれば、便宜上、多孔性グリーン構造体と呼称され得る。
【００３６】
本出願で前記グリーン構造体は、金属成分、第１および第２溶媒を少なくとも含むスラリーを使用して形成することができる。
【００３７】
グリーン構造体を形成する金属成分は、粉末（ｐｏｗｄｅｒ）形態でありうる。例えば、前記金属成分内の金属は、平均粒径が約０．１μｍ〜約２００μｍの範囲内にありえる。前記平均粒径は、他の例示において、約０．５μｍ以上、約１μｍ以上、約２μｍ以上、約３μｍ以上、約４μｍ以上、約５μｍ以上、約６μｍ以上、約７μｍ以上または約８μｍ以上でありうる。前記平均粒径は、他の例示において、約１５０μｍ以下、１００μｍ以下、９０μｍ以下、８０μｍ以下、７０μｍ以下、６０μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ以下または２０μｍ以下でありうる。金属成分内の金属としては、互いに平均粒径が異なるものを適用することもできる。前記平均粒径は、目的とする金属フォームの形態、例えば、金属フォームの厚みや気孔度などを考慮して適切な範囲を選択することができ、これは、特に制限されない。
【００３８】
前記グリーン構造体は、前記金属を含む金属成分と共に第１および第２溶媒を含むスラリーを使用して形成することができる。
【００３９】
前記で第１および第２溶媒としては、誘電定数が互いに異なるものを適用することができる。一つの例示において、前記第１溶媒としては、誘電定数が２０以上であるものを使用し、第２溶媒としては、誘電定数が１５以下であるものを使用することができる。本明細書で前記誘電定数は、約２０℃〜２５℃の範囲内のいずれか一つの温度で測定された誘電定数でありうる。誘電定数が異なる２種の溶媒を混合して使用すると、エマルジョンを形成させることができ、このようなエマルジョンにより気孔構造が形成され得る。
【００４０】
気孔構造の形成効率を高めるために、前記第１および第２溶媒は、第１溶媒の誘電定数Ｄ１と第２溶媒の誘電定数Ｄ２の比率Ｄ１／Ｄ２が５〜１００の範囲内にあるように選択され得る。前記比率Ｄ１／Ｄ２は、他の例示において、約９０以下、約８０以下、約７０以下、約６０以下または約５０以下でありうる。
【００４１】
第１溶媒と第２溶媒の具体的な誘電定数の範囲は、上記の内容を満たす限り、特に制限されるものではない。
【００４２】
一つの例示において、前記第１溶媒の誘電定数は、２０〜１００の範囲内にありうる。前記第１溶媒の誘電定数は、他の例示において、約２５以上または約３０以上でありうる。また、前記第１溶媒の誘電定数は、他の例示において、約９５以下、約９０以下または約８５以下でありうる。
【００４３】
このような第１溶媒としては、例えば、水、炭素数１〜２０の１価アルコールなどのアルコール、アセトン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドまたはプロピレンカーボネートなどが例示され得るが、これに制限されるものではない。
【００４４】
第２溶媒の誘電定数は、例えば、１〜１５の範囲内にありうる。前記第２溶媒の誘電定数は、他の例示において、約１３以下、約１１以下、約９以下、約７以下または約５以下でありうる。
【００４５】
このような第２溶媒としては、炭素数１〜２０のアルカン、炭素数１〜２０のアルキル基を有するアルキルエーテル、ピリジン、エチレンジクロリド、ジクロロベンゼン、トリフルオロ酢酸、テトラヒドロフラン、クロロベンゼン、クロロホルムまたはトルエンなどが例示され得るが、これに制限されるものではない。
【００４６】
前記のようなスラリー内での各成分の比率は、適切に調節され得、特に制限されるものではない。
【００４７】
例えば、前記スラリーにおいて金属成分の比率は、前記第１および第２溶媒の合計重量１００重量部に対して１００〜３００重量部の範囲内でありうる。前記比率は、他の例示において、約２９０重量部以下、約２５０重量部以下、約２００重量部以下、約１５０重量部以下、または約１２０重量部以下であり得、他の例示において、約１１０重量部以上、または１２０重量部以上でありうる。
【００４８】
また、スラリー内で第１および第２溶媒の比率は、前記第１および第２溶媒のうちいずれか一つの溶媒１００重量部に対して他の溶媒の重量部が約０．５〜１０重量部の範囲内になるように調節され得る。前記比率は、他の例示において、約９重量部以下、約８重量部以下、約７重量部以下、約６重量部以下、約５重量部以下、約４重量部以下または約３重量部以下であり得、一つの例示において、約１重量部以上、約１．５重量部以上または約２重量部以上でありうる。例えば、スラリー内で第１溶媒１００重量部に対して第２溶媒の重量比が前記範囲内であるか、第２溶媒１００重量部に対して第１溶媒の重量比が前記範囲内でありうる。
【００４９】
スラリーは、必要な場合にバインダーをさらに含むことができる。このようなバインダーの種類は、特に制限されず、スラリーの製造時に適用された金属成分や溶媒などの種類によって適切に選択することができる。例えば、前記バインダーとしては、メチルセルロースまたはエチルセルロースなどの炭素数１〜８のアルキル基を有するアルキルセルロース、ポリプロピレンカーボネートまたはポリエチレンカーボネートなどの炭素数１〜８のアルキレン単位を有するポリアルキレンカーボネートまたはポリビニルアルコールまたはポリビニルアセテートなどのポリビニルアルコール系バインダーなどが例示され得るが、これに制限されるものではない。
【００５０】
例えば、スラリー内でバインダーは、前述した金属成分１００重量部に対して約１０〜５００重量部の割合で含まれ得る。前記比率は、他の例示において、約４５０重量部以下、約４００重量部以下、約３５０重量部以下、約３００重量部以下、約２５０重量部以下、約２００重量部以下、約１５０重量部以下、約１００重量部以下または約５０重量部以下でありうる。
【００５１】
スラリーは、前記言及した成分の他に追加に必要な公知の添加剤を含むこともできる。
【００５２】
前記のようなスラリーを使用して前記グリーン構造体を形成する方式は、特に制限されない。金属フォームの製造分野では、グリーン構造体を形成するための多様な方式が公知されており、本出願では、このような方式がすべて適用され得る。例えば、前記グリーン構造体は、適正なテンプレート（ｔｅｍｐｌａｔｅ）に前記スラリーを維持したり、あるいは、スラリーを適正な方式でコーティングして前記グリーン構造体を形成することができる。
【００５３】
金属フォームは、多孔性である構造的特徴上、一般的にブリトルな特性を有し、したがって、フィルムまたはシート形態、特に薄い厚みのフィルムまたはシート形態に製作が難しく、製作することになっても、容易に砕ける問題がある。しかしながら、本出願の方式によっては、厚みが薄いながらも、内部に均一に気孔が形成され、機械的特性に優れた金属フォームの形成が可能である。
【００５４】
前記のような方式で形成されたグリーン構造体を焼結して金属フォームを製造することができる。このような場合に、前記金属フォームを製造するための焼結を行う方式は、特に制限されず、公知の焼結法を適用することができる。すなわち、適切な方式で前記グリーン構造体に適正な量の熱を印加する方式で前記焼結を進めることができる。
【００５５】
本出願の製造方法は、前記金属フォームの表面または内部に硬化性高分子組成物が存在する状態で前記高分子組成物を硬化させる段階をさらに含むことができる。
【００５６】
前記方法で適用される金属フォームに対する具体的な内容は、すでに記述した通りであり、製造される複合材に対する具体的な事項もやはり、前記記述した内容に従うことができる。
【００５７】
一方、前記で適用される高分子組成物もやはり、硬化等を通して前記言及した高分子成分を形成することができるものであれば、特別な制限はなく、このような高分子成分は、業界に多様に公知されている。
【００５８】
すなわち、例えば、公知の成分のうち適切な粘度を有する材料を使用して、公知の方式を通じて硬化を進めて前記複合材を製造することができる。
【発明の効果】
【００５９】
本出願は、放熱性能に優れており、かつ、耐衝撃性や加工性および気孔特性に優れた複合材および前記複合材の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、実施例および比較例を通じて本出願を具体的に説明するが、本出願の範囲が下記実施例に制限されるものではない。
【００６１】
［実施例１］
第１溶媒として水（２０℃での誘電定数：約８０）３．５４ｇに高分子バインダーであるメチルセルロースとヒドロプロピルメチルセルロースをそれぞれ０．１７ｇおよび０．３０ｇの量で混合および撹拌して溶解させた。前記溶解が完了した後、銅パウダー４．０ｇ、界面活性剤０．２ｇおよびエチレングリコール０．１５ｇを順次に投入して撹拌した。その後、発泡剤に使用されるペンタン（２０℃での誘電定数：約１．８４）を０．０．４ｇ投入して撹拌した。
【００６２】
前記過程を通じて準備されたサンプルを窒化ケイ素板に２００μｍの厚みでバーコートし、湿度が８０％以上の空間で４０℃に加熱して１分間発泡させた。その後、湿度が６０％以下、９０℃で３０分間加熱して溶媒を乾燥して、グリーン構造体（フィルム）を形成した。その後、前記グリーン構造体（フィルム）を１０００℃の還元雰囲気で焼成して金属フォームを製造した。
【００６３】
前記製造された金属フォームである、気孔のサイズが約５０〜１００μｍであり、厚みが２００μｍであり、気孔度が８０％である発泡型銅フォームに、前記焼成工程後、ＣＨ４ガスを注入して、１０００℃でグラフェンを蒸着した。
【００６４】
［実施例２］
実施例１で製造したグラフェンが蒸着された銅フォームを熱硬化性樹脂（ダウコーニング社、ＰＤＭＳ、Ｓｙｌｇａｒｄ  ５２７ｋｉｔ）溶液で浸漬させた後、フィルムアプリケーターを利用して厚み２５０μｍに押し出して過量のレジンを除去した。その後、摂氏１２０℃のオーブンで１０分間硬化して、複合材を製造した。
【００６５】
［比較例１］
グラフェンを蒸着しないことを除いて、実施例１と同じ方法で金属フォームを製造した。
【００６６】
［比較例２］
比較例１で製造した、グラフェンが蒸着されない金属フォームを熱硬化性樹脂（ダウコーニング社、ＰＤＭＳ、Ｓｙｌｇａｒｄ  ５２７ｋｉｔ）溶液で浸漬させた後、フィルムアプリケーターを利用して厚み２５０μｍに押し出して過量のレジンを除去する。その後、摂氏１２０℃のオーブンで１０分間硬化して複合材を製造した。
【００６７】
［比較例３］
市販されているＡｌａｎｔｕｍ社の金属多孔体（気孔度：９０％、厚み：５００μｍ、気孔のサイズ：４００〜５００μｍ）にＣＨ４ガスを注入して、１０００℃でグラフェンを蒸着して複合材を製造した。
【００６８】
［実験例１−熱伝導度および熱抵抗の測定］
実施例および比較例で製造した複合材に対してＴＩＭ  Ｔｅｓｔｅｒ  １３００装備を使用して熱伝導度と熱抵抗を測定した。前記ＴＩＭ  Ｔｅｓｔｅｒは、下部にクーリングプレート（ｃｏｏｌｉｎｇ  ｐｌａｔｅ）が位置し、上部には、ヒートソース（ｈｅａｔ  ｓｏｕｒｃｅ）が位置するが、この際、実施例および比較例で製造した複合材を直径３．３ｃｍの円形に切って、サンプルを製造し、前記クーリングプレートとヒートソースとの間に測定部の中心が合うように位置させた。前記サンプルを間に置いてクーリングプレートとヒートソースが密着し得るようにレバーを戻した。この際、側面に熱が抜け出ず、前記サンプルを通じてｚ軸にのみ熱が伝達されるように、サンプルの周辺部を断熱材で取り囲んだ。一定の圧力で二つの表面の間の温度差を一定に維持するようにするのに必要なヒートフラックスを測定して、熱抵抗を求めることができ、これに基づいて熱伝導度を計算した。
【００６９】
【表１】
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【国際調査報告】
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