(57)【要約】  物品は、第１の主面及び場合により第２の主面を有する基板を有する。第１の主面及び第２の主面の一方又は両方に層構造が配置される。この層構造は、炭素層及び導電ポリマー層を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面及び場合により第２の主面を有する基板と、
前記第１の主面及び前記第２の主面の一方又は両方に配置される層構造と、を備え、
前記層構造が、炭素層及び導電ポリマー層を有する、物品。
【請求項２】
前記炭素層が、ナノ結晶性グラファイト中に包埋されたグラファイト状炭素プレートレットを含む形態を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記炭素層が１０００ｎｍ未満の平均の厚さを有する、請求項１又は２に記載の物品。
【請求項４】
前記層構造が、前記物品に少なくとも１００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を与える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の物品。
【請求項５】
前記物品が、５５０ｎｍで少なくとも８０％の光透過率を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の物品。
【請求項６】
前記炭素層が、前記基板と前記導電ポリマー層との間に配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品。
【請求項７】
前記導電ポリマー層が、ポリアセチレン、ポリアニリン、置換ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、置換ポリチオフェン、ポリカルボゾール、ポリインドール、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の物品。
【請求項８】
前記導電ポリマー層がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の物品。
【請求項９】
前記導電ポリマー層が１００ｎｍ未満の平均の厚さを有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１０】
前記基板が、透明なポリマーフィルムを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１１】
物品を形成する方法であって、
表面を有する基板を用意するステップと、
前記基板の前記表面に、炭素粒子を含む乾燥組成物を塗布するステップと、
前記基板の前記表面に導電ポリマー層を塗布するステップと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記乾燥組成物を塗布するステップが、前記表面上に前記乾燥組成物をバフィングして炭素層を形成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記乾燥組成物を塗布するステップが、前記表面上に前記乾燥組成物をバフィングしてナノ結晶性グラファイト中に包埋されたグラファイト状炭素プレートレットを含む形態を有する炭素層を形成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記炭素層が１０００ｎｍ未満の平均の厚さを有する、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記炭素層及び前記導電ポリマー層が、前記物品に少なくとも１００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を与える、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記物品が、５５０ｎｍで少なくとも８０％の光透過率を有する、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記炭素層が、前記基板と前記導電ポリマー層との間に配置されている、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記導電ポリマー層が、ポリアセチレン、ポリアニリン、置換ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、置換ポリチオフェン、ポリカルボゾール、ポリインドール、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記導電ポリマー層がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板が、透明なポリマーフィルムを含む、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、炭素コーティングされた物品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種のナノスケール炭素コーティングされた物品及びこうした物品を製造するための方法が知られている。例えば、こうした物品及び方法については米国特許出願公開第２００８／０２４８２７５号（ジャング（Ｊａｎｇ）ら）に述べられている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一部の実施形態では、物品が提供される。この物品は、第１の主面及び場合により第２の主面を有する基板を有する。第１の主面及び第２の主面の一方又は両方に層構造（ｌａｙｅｒｉｎｇ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）が配置される。層構造は、炭素層及び導電ポリマー層を有する。
【０００４】
一部の実施形態では、物品を形成する方法が提供される。この方法は、表面を有する基板を与えるステップと、基板の表面に、炭素粒子を含む乾燥組成物を塗布するステップと、基板の表面に導電ポリマー層を塗布するステップとを含む。
【０００５】
上記の本開示の概要は、本発明のそれぞれの実施形態を説明することを目的としたものではない。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、その説明文から、また「特許請求の範囲」から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本開示の異なる実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面とともに考慮することで本開示のより完全な理解を得ることができる。
【図１】本開示の一部の実施形態に基づいて形成された炭素層の走査型トンネル顕微鏡画像である。
【図２】本開示の一部の実施形態に基づいて光熱偏向分光測定を行うための実験装置の概略図である。
【図３】本開示の一部の実施形態に基づいて形成された物品について観察された、コーティング速度の関数としてのコーティング厚さのプロットである。
【図４】本開示の一部の実施形態に基づいて形成された物品について観察された、コーティング厚さの関数としてのシート抵抗のプロットである。
【図５】本開示の一部の実施形態に基づいて形成された物品について観察された、光学波長の関数としての光学透明度（％）のプロットである。
【図６】本開示の一部の実施形態に基づいて形成された物品について観察された、フィルム厚さの関数としての熱伝導率のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
電子部品の効果的な熱管理は、熱を速やかかつ効率的に放散することが可能な材料を必要とする。一般的に、熱管理材料の有効性は材料の熱伝導率の関数であり、熱伝導率、すなわちｋ値の高い材料は優れた熱伝導体である。
【０００８】
最も性能の高い熱伝導体は、室温で１０００Ｗ／ｍ・Ｋよりも高い熱伝導率を有するものである。例えば、このような高い熱伝導率を有する炭素の同素体に、ダイアモンド（１０００〜２２００Ｗ／ｍ・Ｋ）、カーボンナノチューブ（最大３０００〜３５００Ｗ／ｍ・Ｋ）、グラファイト（１２００Ｗ／ｍ・Ｋ）、及び単層グラフェン（３０００〜５３００Ｗ／ｍ・Ｋ）がある。しかしながら、現在の熱管理の解決策では、上記の高性能材料のコスト的な制約のためにｋ値が大幅に低い材料を使用している。例えば市販の製品では１〜５Ｗ／ｍ・Ｋのｋ値が一般的であり、１０Ｗ／ｍ・Ｋは高い値であると考えられる。これらの熱管理の解決策の大部分は、アルミナなどの高熱伝導率材料で充填されたエポキシ又はシリコーンなどの電気的絶縁材料を使用しており、熱伝導率が約５Ｗ／ｍ・Ｋの複合材料である。
【０００９】
したがって、高性能熱伝導体と同等の性質を示すが、大量に、かつ大幅に低いコストで製造可能な代替的な熱管理材料が望ましい。
【００１０】
ポリ（３，４−エチレンジオキシ−チオフェン）：ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）薄膜は、ポリマーの有利な特性（軽量性、加工容易性、及び可撓性など）を有する有機の透明な導電性ポリマーであり、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のような従来の透明な導電体の物理的特性を有している。例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、有機電子部品において正孔輸送層又は電子遮断層として、また、薄膜有機太陽電池（ＯＳＣ）及び有機発光素子（ＯＬＥＤ）においてＩＴＯと活性層との接触面として使用されている。高出力密度のフレキシブル電子素子への関心が高まるにつれ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ系材料の、集積されたチップ及び他の電子部品によって発生する熱を放散させる性能を向上させることが望まれている。電子部品の効率的な熱管理における主要な課題の１つは、軽量、低コストかつ低毒性で高い熱伝導率を得ることである。しかしながら、これまでに製造されている純粋なＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ材料の室温での熱伝導率（０．２〜０．２５Ｗｍ−１  Ｋ−１は、ケイ素（１４９Ｗｍ−１  Ｋ−１）と比較して極めて低く、これらの問題を解決するものではない。
【００１１】
したがって、高い熱伝導特性を示す代替的な（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）薄膜物品、及びこうした物品を大量にかつ低コストで製造する方法が望ましい。
【００１２】
一部の実施形態では、本開示は、少なくとも１つの炭素層（例えばカーボンナノ層）及び少なくとも１つの導電性ポリマー層を有する一群の熱管理物品に関する。予想外のことに、炭素層と導電性ポリマー層とは相乗的に相互作用して、高い熱伝導率とともに可視波長にわたった高い光学的透過率及び高い導電率（低い電気抵抗率）を与える。更に、これらの物品は、既知の熱管理物品と比較して有利と考えられ得るそれにともなう特性を有することができる。例えば、本開示の熱管理物品は、室温で少なくとも１００Ｗ／ｍ・Ｋ、少なくとも５００Ｗ／ｍ・Ｋ、少なくとも１０００Ｗ／ｍ・Ｋ、又は更には少なくとも２０００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する一方で、可視波長にわたって少なくとも８０％の透過率及び１０６Ω／□のシート抵抗も有するように調整することができる。このような物品は、例えば、場合によりロールの形態の可撓性基板を、連続的又は半連続的にフィルムライン上の一連のステーションで加工するプロセスのような大量生産プロセスと適合性を有し得る。
【００１３】
本明細書で使用するところの「ナノ結晶性グラファイト」とは、それぞれ約１５９１ｃｍ−１及び１６１９ｃｍ−１を中心とした強度の弱いバンドのペア（Ｇピーク）と、約１３２０〜１３６０ｃｍ−１を中心とした鋭く、強度の大きなバンド（Ｄピーク）とを含む２つの吸収バンドを示す、一次のレーザーラマンスペクトルを有するグラファイト状炭素材料のことを指す。
【００１４】
本明細書で使用するところの「グラファイト状炭素プレートレット」とは、約１５７０〜１５８０ｃｍ−１を中心とした鋭く、強度の大きなバンド（Ｇピーク）と、約１３２０〜１３６０ｃｍ−１を中心としたより広く、強度の弱いバンド（Ｄピーク）とを含む２つの吸収バンドを示す、一次のレーザーラマンスペクトルを有するグラファイト状炭素材料のことを指す。
【００１５】
本明細書で使用するところの「カーボンナノ層」とは、約１０００ｎｍよりも小さい平均の厚さを有する炭素質材料の層のことを指す。
【００１６】
本明細書で使用するところの「導電性ポリマー」又は「導電ポリマー」とは導電性のポリマー材料のことを指す。
【００１７】
本明細書で使用するところの「室温」とは、約１６℃〜約２２℃の範囲の温度のことを指す。
【００１８】
本明細書及び付属する実施形態で使用するところの単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、内容によってそうでないことが明らかに示されないかぎりは複数の指示対象物を含む。本明細書及び付属する実施形態で使用するところの「又は」なる用語は、内容によってそうでないことが明らかに示されないかぎりは一般的に「及び／又は」を含む意味で用いられる。
【００１９】
本明細書で使用するところの端点による数値範囲の記載は、その範囲に含まれるすべての数字及び範囲（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８、４、及び５を含む）を含む。
【００２０】
特に断らないかぎり、明細書及び実施形態において使用される量又は成分、性質の測定値などを表すすべての数は、すべての場合において「約」なる用語によって修飾されていることを理解されたい。したがって、特にそうでないことが示されないかぎりは上述の明細書及び添付の実施形態の一覧に記載される数値パラメーターは、当業者が本開示の教示を利用して得ようとする所望の性質に応じて変動し得るものである。最低限でも、また、特許請求される実施形態の範囲への均等論の適用を制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメーターは、少なくとも、記載される有効数字の桁数を考慮し、通常の四捨五入法を適用することによって解釈すべきである。
【００２１】
本開示の例示的な実施形態に基づけば、第１又は上側の主面と、上側主面と反対側の第２又は下側の主面とを有する基板を含む物品を形成することができる。上側主面及び下側主面の一方又は両方は、１以上の層又はフィルムを含む１以上の層構造又は積層体をその上に有し得る。一部の実施形態では、１以上の層構造のそれぞれは、１以上の炭素層及び１以上の導電ポリマー層を含むことができる。
【００２２】
異なる実施形態では、基板は、剛性又は可撓性のものであり得る。基板は、自立性を有するのに充分な機械的一体性を有し得る。基板は１層のみの材料で本質的に構成されてもよく、又は多層構造を有してもよい。基板は任意の形状及び厚さを有し得る。基板は、連続的であっても又は孔開けされていてもよい。
【００２３】
一部の実施形態では、基板は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの異なるポリエステル、及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエステルカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド（ＰＩ）などの他のポリマー、又はこれらの組み合わせなどから選択されるプラスチック基板であってよい。また、基板は、金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、及び／又はＣｒ）、金属酸化物、ガラス、複合材料、紙、布地、不織布、又はこれらの組み合わせであってもよい。異なる実施形態では、基板は、ＰＥＴ又はＰＥＮなどの透明なポリマーフィルムを含み得る。
【００２４】
例示的な実施形態では、炭素層は、任意の形態又は種類の元素炭素を含み得る。炭素層に有用な代表的な炭素としては、グラファイト、カーボンブラック、ランプブラック、又は当業者には周知の他の導電性炭素材料などの導電性炭素が挙げられる。異なる実施形態において、剥離性炭素粒子（すなわち、剪断力の作用によって薄片、スケール、シート、又は層に分離するもの）を用いて炭素層を形成することができる。有用な剥離性炭素粒子の例としては、ＨＳＡＧ３００グラファイト粒子（ティムカル・グラファイト・アンド・カーボン社（Ｔｉｍｃａｌ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ  ａｎｄ  Ｃａｒｂｏｎ）（スイス、ボディオ）から販売されるもの）がある。他の有用な材料としては、これらに限定されるものではないが、ＳＵＰＥＲ  Ｐ及びＥＮＳＡＣＯ（ティムカル社（Ｔｉｍｃａｌ））、並びにアズベリー・カーボン社（Ａｓｂｕｒｙ  Ｃａｒｂｏｎ）（ニュージャージー州、アズベリー）より販売されるＭ８５０が挙げられる。炭素粒子は、多層カーボンナノチューブなどのカーボンナノチューブも含み得る。一部の実施形態では、炭素層を形成するために使用される炭素粒子は、０．４〜３．０のモース硬度を有してよく、最大寸法が約１００マイクロメートルよりも小さくてよい。一部の実施形態では、炭素層は、ポリマーマイクロスフェア及び／又は他のマイクロスフェアなどの更なる成分を含み得る。
【００２５】
下記により詳細に述べるように、異なる実施形態において、炭素層は、炭素粒子を含む乾燥組成物を塗布することにより基板上、又は基板を覆って形成することができる。本開示の目的では、「乾燥」とは、液体を含まないか又は実質的に含まないことを意味する。したがって、炭素層を形成する乾燥組成物は、液体又はペースト状ではなく、固体粒子状のものとして与えることができる。
【００２６】
異なる実施形態において、本明細書に開示される塗布方法の結果として、炭素層は一方で単層のグラフェンと、他方で非晶質炭素と異なる特徴的な形態を有し得る。図１は、本開示の炭素層の走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）画像１０である。この画像の縮尺は、正方形の画像の各辺の長さが６マイクロメートルであるようなものである。画像は、グラファイト状炭素プレートレット１２がナノ結晶性グラファイト１４に包埋されている形態を示している。
【００２７】
一部の実施形態では、炭素層は、５００マイクロメートル未満、１００マイクロメートル未満、３マイクロメートル未満、１０００ナノメートル未満、２００ナノメートル未満、又は更には５０ナノメートル未満の平均の厚さで基板上、又は基板を覆って形成することができる。一部の実施形態では、炭素層は、２５ナノメートル〜３マイクロメートル、５０ナノメートル〜１０００ナノメートル、又は１００ナノメートル〜５００ナノメートルの範囲の平均の厚さで基板上、又は基板を覆って形成することができる。異なる実施形態において、炭素層は、１０００ナノメートル未満、２００ナノメートル未満、５０ナノメートル未満、１０ナノメートル未満、又は更には１ナノメートル未満の平均の厚さで基板上、又は基板を覆って形成されるカーボンナノ層であってよい。例示的な実施形態では、炭素層は均一な厚さを有し得る。本開示の目的では、「均一な厚さ」とは、基板の平面内で物品の所望の寸法にわたって比較的一定の厚さのコーティングを有することを意味する。この層の均一性は、例えば光学濃度計を用いた光学的評価によって評価することができる。均一性を評価するには、透過率指示値（又は反射率）を、６つの点で取り、比較することによって変動を求める。一部の実施形態では、炭素層の厚さの変動は、１０％以下、５％以下、又は３％以下である。評価される波長は、層及び基板の物理的特性に依存し、コーティングの均一性を正確に評価するよう適切に選択される。例えば、通常の光条件下で視認されるコーティングは、可視光の中間点として一般に認められている、５５０ｎｍなどの可視光範囲内の光波長を用いて評価される。
【００２８】
例示的な実施形態では、炭素層は、基板の表面（例えば主面）上、又は表面を覆って、表面の全体にわたるか、表面のほぼ全体にわたるか、又は表面の一部のみ（例えば１以上の表面の区画、１以上のパターンなど）にわたって形成することができる。
【００２９】
異なる実施形態において、本開示の炭素層は、本明細書にその全容を参照によって援用するところの米国特許第６，５１１，７０１号に述べられるような炭素層とすることができる。
【００３０】
一部の実施形態では、導電ポリマー層は、π共役有機ポリマーを含み得る。一部の実施形態では、導電ポリマー層は、ポリアセチレン、ポリアニリン、置換ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、置換ポリチオフェン、ポリカルボゾール（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｚｏｌｅｓ）、ポリインドール、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、又はこれらに類するもの、及びこれらの組み合わせから選択される少なくとも１つの導電性ポリマーで形成することができる。例えば、導電ポリマー層は、ポリエチレンスルホネート（「ＰＳＳ」）でドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（「ＰＥＤＯＴ」）ポリマー（本明細書ではＰＥＤＯＴ：ＰＳＳと呼ぶ）を含み得る。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、水、ポリエチレンジオキシチオフェン及びポリスチレンスルホン酸からなる溶液から生成することができる。一部の実施形態では、導電ポリマー層は溶液として塗布し、スピンコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、熱蒸発などの従来の方法によって塗布することができる。
【００３１】
一部の実施形態では、１以上の導電ポリマー層は、基板上、又は基板を覆って、１０００ナノメートル未満、５００ナノメートル未満、５０ナノメートル未満、３０ナノメートル未満、又は更には１０ナノメートル未満の厚さで形成することができる。一部の実施形態では、導電ポリマー層は、１０ナノメートル〜１０００ナノメートル、２０ナノメートル〜５００ナノメートル、又は２０ナノメートル〜８０ナノメートルの範囲の厚さで基板上、又は基板を覆って形成することができる。
【００３２】
例示的な実施形態では、導電ポリマー層は、基板の表面（例えば主面）上、又は表面を覆って、表面の全体にわたるか、表面のほぼ全体にわたるか、又は表面の一部のみ（例えば１以上の表面の区画、１以上のパターン）にわたって形成することができる。異なる実施形態において、導電ポリマー層は、少なくとも炭素層が形成された基板表面の部分の上、又は部分を覆って形成することができる。
【００３３】
一部の実施形態では、層構造は、炭素層が基板に隣接するか又は最も近くなるように配置することができる。また、層構造は、導電ポリマー層が基板に隣接するか又は最も近くなるように配置することもできる。異なる実施形態において、本開示の層構造は、複数の炭素層及び／又は複数の導電ポリマー層を含み得る。例えば層構造は、任意の数の交互に配置された炭素層と導電ポリマー層とを含み得る（例えば、基板／炭素／導電ポリマー／炭素／導電ポリマー、など）。
【００３４】
異なる実施形態において、本開示の層構造は、基板の１以上の表面上に配置された１以上の更なる層（１以上の炭素層及び１以上の導電ポリマー層以外に）を有してもよい。１以上の更なる層は、基板と層構造との間か、層構造の隣接層の間か、層構造の上か、又はこれらの組み合わせで配置することができる。例えば、例示的な実施形態では、１以上の熱接触促進層を基板と層構造との間、及び／又は層構造の隣接層の間に配置することができる。一般的に、熱接触促進層は、基板又は層構造の層のトポグラフィーと形状一致することで、基板と層構造の隣接層及び／又は層構造の隣接層との間に近密な熱接触が実現され得る。これに関して、熱接触促進層は、エラストマー材料で形成することができる。例えば孔形成剤、界面活性剤、流動剤、酸化防止剤、接着剤、及び／又は他の導電性接着剤などの他の層及び／又は材料を層構造中に含めることができる点は、当業者であれば認識されるところであろう。本開示に基づく異なる構成では、基板、及び更なる層又は材料のいずれかが可視スペクトルにおいて透明又はほぼ透明であってよい。
【００３５】
例示的な実施形態では、基板の表面（例えば主面）上に配置されて物品を形成することができ、炭素層及び導電ポリマー層を有し得る本開示の層構造は、こうした物品に、期せずして、また有利に有用な特性を付与することができる。例えば、本開示の層構造は、炭素層と導電ポリマー層の熱伝導率を別々に考慮した場合に得られる相加的な熱伝導率よりも大幅に高い（例えば、５０％よりも高いか、１００％よりも高いか、２００％よりも高いか、又は更には３００％よりも高い）熱伝導率を物品に与え得るものであり、したがって相乗的な挙動を示すものである。
【００３６】
異なる実施形態において、本開示の層構造は、層構造を熱管理用途に特に有用とする熱伝導率を有するように構成することができる。異なる実施形態において、層構造は、物品に室温で少なくとも１００Ｗ／ｍ・Ｋ、少なくとも５００Ｗ／ｍ・Ｋ、少なくとも１０００Ｗ／ｍ・Ｋ、少なくとも１５００Ｗ／ｍ・Ｋ、又は更には少なくとも２２００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を与えることができる。層構造は、物品に室温で１０Ｗ／ｍ・Ｋ〜２２００Ｗ／ｍ・Ｋ、５００Ｗ／ｍ・Ｋ〜２２００Ｗ／ｍ・Ｋ、又は１０００Ｗ／ｍ・Ｋ〜２２００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を与えることができる。熱伝導率は、例えば炭素層及び導電ポリマー層の一方又は両方の厚さ及び／又は品質を変えることによって変えることができる。同じ厚みに対して、ｋ値の低い熱管理物品と比較して、本発明の層構造によれば単位時間当たりに大幅に大きな熱量が伝導され得ることを考えると、本開示の熱管理物品が特に有利である点は認識されるはずである。
【００３７】
一部の実施形態では、本開示の物品は、可視光波長にわたって比較的高い透過率を有し得る。例えば、物品の透過率（％）は、５５０ｎｍ又は可視波長範囲（４００〜７００ｎｍ）にわたって少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、又は更には少なくとも８０％であり得る。例示的な実施形態では、層構造は物品に導電性を与えることができる。例えば、層構造は、物品に１０６Ω／□以下、２＊１０６Ω／□以下、１０７Ω／□以下、又は更には１０８Ω／□以下のシート抵抗を与えることができる。
【００３８】
本開示は更に、上記に述べた熱管理物品を製造するための方法に関する。一部の実施形態では、本方法は、１以上の層構造が堆積又は形成された基板を与えるステップを含む。本開示の方法は、基板が静止した状態で、又は基板が適当な搬送装置（例えば、動く基板のウェブ）によって搬送されつつある間に、層構造の任意の層の堆積を行うことができる点は認識されるはずである。
【００３９】
一部の実施形態では、本方法は、炭素層を基板の主面上に堆積するステップを含み得る。炭素層は、基板上に直接的（すなわち、裸のコーティングされていない基板上に）又は間接的（すなわち、基板上に配置された１以上のコーティング上に）に堆積することができる。
【００４０】
一部の実施形態では、炭素層を堆積するステップは、一定量の炭素含有組成物を基板の主面上にバフィングするステップを含み得る。本明細書で使用するところの「バフィング」とは、対象主面（例えば基板の対象主面）に垂直な圧力を、運動（例えば、回転運動、横運動、これらの組み合わせ）と組み合わせて前記主面に対して平行な平面内において作用させる任意の操作のことを指す。例示的な実施形態では、炭素材料は、炭素粒子、並びに場合によりポリマーマイクロスフェア及び／又は他のマイクロスフェアなどの更なる成分を含む乾燥組成物として塗布することができる。したがって、塗布される組成物は、液体又はペースト状ではなく、固体粒子状のものとして与えられる。炭素粒子は、任意の形態又は種類の炭素であってよい。代表的な炭素としては、グラファイト（マクロ、マイクロ、又はナノ結晶性）、乱層構造グラファイト材料、カーボンブラック、ランプブラック、又は他の導電性炭素材料などの導電性炭素が挙げられる。一部の実施形態では、剥離性炭素粒子、すなわち剪断力の作用によって薄片、スケール、シート、又は層に分離する炭素粒子を使用することができる。有用な剥離性炭素粒子の例としては、ＨＳＡＧ３００グラファイト粒子（ティムカル・グラファイト・アンド・カーボン社（Ｔｉｍｃａｌ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ  ａｎｄ  Ｃａｒｂｏｎ）（スイス、ボディオ）からより販売されるもの）がある。他の有用な材料としては、ＳＵＰＥＲ  Ｐ及びＥＮＳＡＣＯ（ティムカル社（Ｔｉｍｃａｌ））が挙げられる。炭素粒子は、多層カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブであってもよく又はこれを含んでもよい。炭素粒子は、０．４〜３．０のモース硬度を有し、最大寸法は約１００マイクロメートルよりも小さいものであり得る。
【００４１】
炭素層のバフィングは、表面に乾燥粒子を塗布するのに適した、当該技術分野では周知の任意のバフィング装置（例えば、電動サンダー、電動バファー、オービタルサンダー、ランダムオービタルサンダー）を使用するか、又は手動で（すなわち手で）行うことができる。代表的なバフィング装置は、対象表面に垂直な圧力を作用させるとともに前記対象表面に対して平行な平面内で回転するように構成することができるモーター駆動式バフィングアプリケーター（例えば、ディスク、ホイール）を含み得る。バフィングアプリケーターは、バフィング操作の間に対象表面と接触するか、又は接触することを意図したバフィング表面を有し得る。一部の実施形態では、バフィング表面は、金属、ポリマー、ガラス、発泡材（例えば独立気泡型発泡材）、布地、紙、ゴム、又はこれらの組み合わせを含み得る。異なる実施形態において、バフィング表面は、表面に粒子を塗布するための任意の適当な材料で形成することができるアプリケーターパッドを含み得る。アプリケーターパッドは、例えば、織布若しくは不織布又はセルロース材料で形成することができる。アプリケーターパッドは、独立気泡型又は開放気泡型の発泡材料で形成することもできる。他の場合では、アプリケーターパッドは、ブラシ、又はナイロン若しくはポリウレタン製の毛の配列で形成することができる。アプリケーターパッドは、毛、布地、発泡材、及び／又は他の構造体を含むかによらず、塗布される組成物の粒子が入り込んでアプリケーターパッドによって運び去られるようなトポグラフィーを有し得る。
【００４２】
一部の実施形態では、バフィングアプリケーターは、対象表面に対して平行なパターンで動くとともに、対象表面に垂直な回転軸を中心として回転するように構成することができる。パターンは、単純なオービタル運動又はランダムなオービタル運動を含み得る。バフィングアプリケーターの回転は、毎分１００オービットの高さ、毎分１，０００オービットの高さ、又は更には毎分１０，０００オービットの高さで行うことができる。バフィングアプリケーターは、少なくとも０．１ｇ／ｃｍ２、少なくとも１ｇ／ｃｍ２、少なくとも１０ｇ／ｃｍ２、少なくとも２０ｇ／ｃｍ２、又は更には少なくとも３０ｇ／ｃｍ２の圧力で対象表面に垂直な方向で適当することができる。
【００４３】
炭素含有組成物は、基板の主面に多くの方法で塗布することができる。１つの手法では、組成物を最初に主面に直接塗布し、次いでバフィングアプリケーターを組成物及び主面と接触させることができる。別の手法では、組成物を最初にバフィング装置のバフィング表面に塗布し、次いで粒子が装填されたバフィング表面を基板の表面と接触させることができる。更に別の手法では、組成物の一部を表面に直接塗布し、組成物の別の部分をバフィング装置のバフィング表面に塗布した後、粒子が装填されたバフィング表面を表面及び組成物の残りの部分と接触させることができる。
【００４４】
一部の実施形態では、本開示のバフィング操作を用いて高品質の薄い炭素層（例えばカーボンナノ層）を基板の表面上に製造することができる。バフィングされた層の厚さは、バフィング時間を調節することによって調節することができる。一般的にコーティングの厚さは、特定の急速な初期の増大の後、バフィング時間とともに直線的に増大し得る。炭素層のコーティング厚さは、バフィング操作において使用される炭素含有組成物の量を調節することによって調節することもできる。
【００４５】
本明細書に述べられるバフコーティングプロセスを使用することによって、均一な厚さ、高い熱伝導率、高い透明度、及び適当なシート抵抗を有する高品質、低コストの炭素の層を製造することができる。更に、上記に述べたように、本開示のバフコーティングプロセスによって製造される炭素層は、一方で単層のグラフェンと異なり、他方で非晶質炭素と異なる特徴的な形態を有し得る。例えば、本開示の炭素層は、グラファイト状炭素プレートレットがナノ結晶性グラファイト中に包埋された形態を有し得る。
【００４６】
例示的な実施形態では、炭素層の基板に対する固着性は、バフィング操作の前、その間、又はその後で、層の接着性が向上するような温度にまで基板を加熱することによって促進することができる。基板への熱入力の代表的な方法としては、オーブン加熱、ヒートランプ加熱（例えば赤外線）、又は基板と接触した加熱板が挙げられる。
【００４７】
異なる実施形態において、炭素層は、本明細書にその全容を参照により援用するところの米国特許第６，５１１，７０１号に述べられる方法に従って基板上に堆積することができる。
【００４８】
一部の実施形態では、本開示の方法は、基板の主面上に、又は主面を覆って導電性ポリマーを堆積するステップを更に含み得る。導電性ポリマー層は、基板上に直接的（すなわち、裸のコーティングされていない基板上に）又は間接的（すなわち、基板上に配置された１以上のコーティング上に）に堆積することができる。例えば、導電性ポリマー層は、炭素層の一部、ほぼ全体、又は全体を覆うことにより本開示の実施形態に基づく層構造を形成するように、基板上に堆積することができる。一部の実施形態では、導電ポリマー層は、ポリアセチレン、ポリアニリン、置換ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、置換ポリチオフェン、ポリカルボゾール、ポリインドール、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、又はこれらに類するもの、及びこれらの組み合わせから選択される少なくとも１つの導電性ポリマーで形成することができる。例えば、導電ポリマー層はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含み得る。異なる実施形態において、導電ポリマー層は溶液として塗布し、スピンコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、熱蒸発などの従来の方法によって塗布することができる。
【００４９】
一部の実施形態では、本開示の方法は、上記に述べたように第１の炭素層及び第１の導電性ポリマー層の形成に続いて、基板の表面上に任意の数の更なる炭素層又は導電性ポリマー層を形成するステップを含み得る。例えば、本方法は、１以上の更なる炭素層と１以上の更なる導電性ポリマー層とを交互に形成するステップを含み得る。
【００５０】
例示的な実施形態では、上記に述べたいずれか又はすべての層の形成の間、又は形成の後、コーティングされた基板を圧縮工程に供することにより、基板と層構造の隣接層との間、又は層構造の隣接層の間（例えば、炭素層と導電ポリマー層との間）の強い接触を促進することができる。一般的に、圧縮工程は、層構造の１以上の層が形成された対象表面に垂直な圧力を作用させる任意の操作を含み得る。圧縮操作は、例えばシートプレス、ロールプレス、又はこれに類するものによって対象表面に圧力を加えることを含み得る。
【００５１】
一般的に、本開示の熱管理物品は、熱放散を促進するための任意の熱発生装置又は要素に組み込むか、又はこれらと関連付けることができる。例えば、熱管理物品は、熱発生装置（例えば、集積回路、マイクロプロセッサ、発光ダイオード、及び他のマイクロ電子部品）とヒートシンクとの間に配置することによって、装置からシンクへの熱の移動を促進するための熱伝導媒体として機能し得る。更なる例として、本開示の熱管理物品は、熱発生装置に熱的に連結されたヒートシンクを形成又は増強することができる。
【００５２】
実施形態の一覧
実施形態１は、
第１の主面及び場合により第２の主面を有する基板と、
第１の主面及び第２の主面の一方又は両方に配置される層構造と、を備え、
層構造が、炭素層及び導電ポリマー層を有する、物品である。
【００５３】
実施形態２は、炭素層が、ナノ結晶性グラファイト中に包埋されたグラファイト状炭素プレートレットを含む形態を有する、実施形態１に記載の物品である。
【００５４】
実施形態３は、炭素層の平均の厚さが１０００ｎｍ未満である、実施形態１又は２に記載の物品である。
【００５５】
実施形態４は、層構造が。物品に少なくとも１００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を与える、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の物品である。
【００５６】
実施形態５は、５５０ｎｍで少なくとも８０％の光透過率を有する、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の物品である。
【００５７】
実施形態６は、炭素層が、基板と導電ポリマー層との間に配置されている、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の物品である。
【００５８】
実施形態７は、導電ポリマー層が、ポリアセチレン、ポリアニリン、置換ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、置換ポリチオフェン、ポリカルボゾール、ポリインドール、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の物品である。
【００５９】
実施形態８は、導電ポリマー層がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の物品である。
【００６０】
実施形態９は、導電ポリマー層の平均の厚さが１００ｎｍ未満である、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の物品である。
【００６１】
実施形態１０は、基板が透明なポリマーフィルムを含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の物品である。
【００６２】
実施形態１１は、物品を形成する方法であって、
表面を有する基板を与えるステップと、
基板の表面に、炭素粒子を含む乾燥組成物を塗布するステップと、
基板の表面に導電ポリマー層を塗布するステップと、を含む方法である。
【００６３】
実施形態１２は、乾燥組成物を塗布するステップが、表面上に乾燥組成物をバフィングすることによって炭素層を形成するステップを含む、実施形態１１に記載の方法である。
【００６４】
実施形態１３は、乾燥組成物を塗布するステップが、表面上に乾燥組成物をバフィングすることによって、ナノ結晶性グラファイト中に包埋されたグラファイト状炭素プレートレットを含む形態を有する炭素層を形成するステップを含む、実施形態１１に記載の方法である。
【００６５】
実施形態１４は、炭素層の平均の厚さが１０００ｎｍ未満である、実施形態１２又は１３に記載の方法である。
【００６６】
実施形態１５は、炭素層及び導電ポリマー層が、前記物品に少なくとも１００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を与える、実施形態１２又は１３に記載の方法である。
【００６７】
実施形態１６は、５５０ｎｍで少なくとも８０％の光透過率を有する、実施形態１１〜１５のいずれか１つに記載の方法である。
【００６８】
実施形態１７は、炭素層が、基板と導電ポリマー層との間に配置されている、実施形態１２〜１６のいずれか１つに記載の方法である。
【００６９】
実施形態１８は、導電ポリマー層が、ポリアセチレン、ポリアニリン、置換ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、置換ポリチオフェン、ポリカルボゾール、ポリインドール、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態１１〜１７のいずれか１つに記載の方法である。
【００７０】
実施形態１９は、導電ポリマー層がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む、実施形態１１〜１８のいずれか１つに記載の方法である。
【００７１】
実施形態２０は、基板が透明なポリマーフィルムを含む、実施形態１１〜１９のいずれか１つに記載の方法である。
【００７２】
本開示の動作を以下の詳細な実施例に関して更に説明する。これらの実施例は、様々な具体的かつ好ましい実施形態及び技術を更に例示するために与えられるものである。しかしながら、本開示の範囲内で多くの変更及び改変がなされ得ることは理解されるべきである。
【実施例】
【００７３】
試験方法
光熱偏光分光（ＰＤＳ）測定の方法
本開示に基づく物品の熱特性及び光吸収係数を、本明細書にその全容を参照によって援用するところのＳ．Ｅ．Ｂｉａｌｋｏｗｓｋｉ  Ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １９９６（Ｂｉａｌｋｏｗｓｋｉ）に述べられる光熱偏光分光（ＰＤＳ）法を用いて、室温及びλ＞４５０ｎｍで測定した。この光学的にパルス化されたポンププローブ法により、光熱流体と吸収薄膜との間の界面におけるプローブレーザーの偏光角度の位相及び振幅から試料の光学特性、熱拡散率、及び熱伝導率が同時に求められた。フィルムを、ポンピング振動数ωで強力な単色光パルスで照射して加熱した。３Ｍ（商標）Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）電子液体ＦＣ−７２（スリー・エム社（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州セントポール）より入手したもの）を光熱流体として使用し、測定するフィルムを、ポンプ光パルスによって吸収フィルムの内部に蓄えられたエネルギーのみによって加熱した。
【００７４】
図２は、ＰＤＳ測定に使用されるＰＤＳシステムの装置を概略的に示したものである。図に示されるように、装置は、光源２１（１０００Ｗランプ、モデルＱＴＨ  ２０１−１Ｋ、サイエンステック社（Ｓｃｉｅｎｃｅｔｅｃｈ  Ｉｎｃ．）（オンタリオ州、ロンドン）より入手）、光学チョッパー２３（モデルＭＣ２０００、ソーラブス社（Ｔｈｏｒｌａｂｓ，  Ｉｎｃ．）（ニュージャージー州ニュートン）より入手）、モノクロメーター２５（モデルＭｏｎｏＳｐｅｃ  ２７  Ｃｚｅｒｎｙ−Ｔｕｒｎｅｒ、ジャレル・アッシュ社（Ｊａｒｒｅｌｌ  Ａｓｈ  Ｉｎｃ．）（マサチューセッツ州、ボストン）より入手）、フォトダイオード２７（モデルＢＰＷ３４、ビスヘイ・インターテクノロジー社（Ｖｉｓｈａｙ  Ｉｎｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．）ペンシルベニア州、マルバーン）より入手）、試験試料２９、安定化ヘリウム−ネオンプローブレーザービーム３０（モデルＳＴＰ１、メレス−グリオット社（Ｍｅｌｌｅｓ−Ｇｒｉｏｔ  Ｉｎｃ．）カリフォルニア州、カールスバッド）より入手）、位置検出器３１（モデルＰＤＱ８０５１、ソーラブス社（Ｔｈｏｒｌａｂｓ，  Ｉｎｃ．）より入手）、及びロックイン増幅器３３（モデル５２０９、プリンストン・インスツルメンツ社（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）（ニュージャージー州、トレントン）より入手）を含んでいる。異なるポンプ波長の範囲（λ＝８００ｎｍ、７００ｎｍ、６００ｎｍ、５００ｎｍ及び４００ｎｍ）、及び一定のポンプ振動数（ω＝２０Ｈｚ）を使用した。この装置は、モノクロメーターのスリットの開口部から試料に入射するポンプ光パルスの幾何学的幅Ｂを変化させることが可能である。測定値を確認するために３つの異なるビーム幅（Ｂ１＝６ｍｍ、Ｂ２＝３ｍｍ及びＢ３＝１ｍｍ）を使用したが、最も正確な結果は最も高い値の可能な開口部Ｂ１において得られた。それぞれの波長及びスリット開口部において、ポンプの出力Ｐλを、各測定においてフォトダイオード２７の反応によって求めた。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ及び炭素層などの試料では、Ｂがフィルム内の面内熱拡散長さ（Ｄｆ）と同等であると仮定することが安全と考えられた。ＰＤＳ測定により、ＰＤＳシグナルの位相からフィルム試料（例えば本発明に基づく物品）の熱拡散率Ｄｆを求めることができた。次に、λ＜４５０ｎｍにおけるＵＶ−Ｖｉｓ分光データより求めた光吸収係数α及びＤｆを用い、フィルムの熱伝導率をＢｉａｌｋｏｗｓｋｉに記載されるＰＤＳの式により計算した。
【００７５】
データ取得及び機器制御は、光学チョッパー２３、モノクロメーター２５、及びロックイン増幅器３３をデスクトップコンピュータとインターフェースし、ＬａｂＶＩＥＷ（商標）（ナショナル・インスツルメンツ社（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（テキサス州オースチン））により書かれた専用ソフトウェアコードを使用することによって行った。
【００７６】
シート抵抗の決定方法
試料の抵抗を４プローブ法により測定した。１ｍｍ２のゴム製ガスケットに封入したＩｎＧａの共晶混合物の液滴を用いて、試料に４つの電気接点を作製した。キースレイ・インスツルメンツ社（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．）（オハイオ州、クリーブランド）より入手したＫｅｉｔｈｌｅｙ  ２４００ソースメーターを使用して、試料の抵抗値を測定した。
【００７７】
フィルムの透過率（％）の決定方法
以下に述べる実施例及び比較例に基づくフィルムの透過率（％）を、ＵＶ−Ｖｉｓ分光光度計（モデルＤＭＳ８０、バリアン社（Ｖａｒｉａｎ，  Ｉｎｃ．）（カリフォルニア州、パロアルト）より入手）を使用し、３５０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域で求めた。
【００７８】
比較例１（ＣＥ１）
炭素層又はコーティングを、上記に述べたバフィングプロセスに基づいて、５０マイクロメートルの呼び厚さを有する透明な可撓性ＰＥＴ基板（Ｍｅｌｉｎｅｘ（登録商標）ポリエステルフィルム３９３、キャディラック・プラスチックス社（Ｃａｄｉｌｌａｃ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ）（トロント）より入手）上に形成したグラファイト粉末（ＴＩＭＲＥＸ（登録商標）ＨＳＡＧ  ３００、ティムカル社（ＴＩＭＣＡＬ  Ｌｔｄ．）（スイス）より入手）を乾燥組成物として使用した。炭素層を約２０ｎｍの平均厚さにバフィングした。このＣＥ１の試料を、「裸ＴＣＦ」とも呼ぶこととする。ＣＥ１の炭素層の厚さは極めて小さいため、試料の熱伝導率を決定するために従来の熱的方法を使用することはできなかった。ＣＥ１のカーボンナノ層コーティングの熱伝導率を、上記に述べたＰＤＳ測定方法によって測定したところ、約６００Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００７９】
比較例２（ＣＥ２）
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳポリマー（シグマ・アルドリッチ・ケミカル社（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（カナダ、オークビル）より入手）の層又はコーティングを、厚さ５０マイクロメートルのＰＥＴフィルム（Ｍｅｌｉｎｅｘ（登録商標）ポリエステルフィルム３９３、キャディラック・プラスチックス社（Ｃａｄｉｌｌａｃ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ）（トロント）より入手）上にスピンコーティングにより毎分５００及び２５００回転（ｒｐｍ）のスピンコーティング速度で調製した。このＣＥ２の各試料をまとめて「ＰＥＴ上ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ」と呼ぶこととする。このＣＥ２のＰＥＴ上ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳコーティングの厚さを原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）によって決定した。
【００８０】
実施例１（ＥＸ１）
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳポリマー層を、ＣＥ１で述べた基板（すなわち、厚さ２０ｎｍのカーボンナノ層コーティングを有する厚さ５０マイクロメートルのＰＥＴ基板）上に配置された炭素層上に堆積した以外は、ＣＥ２で述べたのと同様にして試料を調製した。ＥＸ１のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳポリマーコーティングは、毎分５００〜２５００回転（ｒｐｍ）の範囲のスピンコーティング速度で塗布した。これらのＥＸ１の試料をまとめて「ＴＣＦ上ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ」と呼ぶこととする。このＥＸ１のＴＣＦ上ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳコーティングの厚さを原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）によって決定した。
【００８１】
図３は、ｒｐｍで表したスピンコーティング速度に対するＣＥ２（ＰＥＴ上ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）及びＥＸ１（ＴＣＦ上ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）のコーティングの厚さのプロットである。図３の破線は、炭素層の厚さを表す。
【００８２】
ＣＥ１、ＣＥ２、及びＥＸ１の試料のシート抵抗、透過率（％）、及び熱伝導率を、上記に述べた試験方法によって求めた。
【００８３】
図４は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのコーティング厚さに対するＣＥ１（裸ＴＣＦ）、ＣＥ２（ＰＥＴ上ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、及びＥＸ１（ＴＣＦ上ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の試料のシート抵抗を示している。これらのデータは、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳコーティングの厚さが増大するに従ってＥＸ１の試料のシート抵抗が減少したことを示している。これらのデータは、ＥＸ１の試料のシート抵抗が、同等の厚さのＣＥ２の試料よりも大幅に低かったことを示している。
【００８４】
図５は、３５０〜６００ｎｍの可視光波長領域におけるＥＸ１の試料の透過率（％）のグラフである。図５において、５００、１０００、１５００、２０００及び２５００ｒｐｍのスピンコーティング速度で調製したＥＸ１の試料を、それぞれ「ＰＧＰ−５００」、「ＰＧＰ−１０００」、「ＰＧＰ−１５００」、「ＰＧＰ−２０００」、及び「ＰＧＰ−２５００」と呼ぶこととする。これらの結果は、ＥＸ１の試料が透明であったことを示している。また、干渉縞の出現（光透過率の極小及び極大値）は、ＥＸ１の試料のコーティングが光学品質であったことを示している。
【００８５】
図６は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのコーティング厚さに対するＣＥ１及びＥＸ１試料の熱伝導率を示している。これらのデータにより、ＥＸ１（ＴＣＦ上ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の試料の熱伝導率が、ＣＥ１の試料（裸ＴＣＦ）の熱伝導率と比較して驚くほど、また予期せざるほど高かったことが明らかに示されている。既知のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ単独の熱伝導率は、０．２５Ｗ／ｍ・Ｋと極めて低い値であり、ＣＥ１の試料の熱伝導率は約６００Ｗ／ｍ・Ｋであった。炭素層とＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層との層状の組み合わせについて測定されたｋ値は、別々に考慮した各材料の相加的なｋ値よりも大幅に高いことは明らかであり、このことは相乗的挙動を示唆するものである。このような予想外の改善は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の厚さが３０ｎｍであるＥＸ１の試料において最も顕著であった。図に示されるように、２０００ｒｐｍのスピンコーティング速度で調製した２つのＥＸ１の試料（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳコーティングの厚さ、約３０ｎｍ）の熱伝導率は２０００Ｗ／ｍ・Ｋよりも高く、これはダイアモンドの熱伝導率に匹敵する。
【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５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2015507560.tif 000010
2015507560.tif 000011