(57)【要約】高熱伝導性流体のための組成物であって、熱伝導性ベース流体及びナノメーターサイズ相変化材料を含む。ナノメーターサイズ相変化材料を熱伝導性流体に導入することによって、高温で改善された高い可逆的熱伝導性特性がもたらされ、一方、氷点下の温度で流体の低粘度が確保される。高い熱伝導性を有する熱伝導性流体を調製する方法であって、相変化材料をその中に含むナノメーターサイズカプセルを作ること、及びカプセルを熱伝導性ベース流体中に分散することとを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高熱伝導性流体のための組成物であって、熱伝導性ベース流体及びナノメーターサイズ相変化材料を含み、前記ナノメーターサイズ相変化材料が前記熱伝導性ベース流体中に分散されている組成物。
【請求項２】
前記熱伝導性ベース流体が、−４０℃で１４ｃＳｔ以下の動粘度、少なくとも８０℃の沸点、及び、少なくとも５９℃のペンスキーマルテンス法による引火点を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記ナノメーターサイズ相変化材料と前記熱伝導性ベース流体との比が約０．１容量％から約３０容量％、好ましくは、約２５容量％である、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
前記ナノメーターサイズ相変化材料が、約１０オングストロームから約１，０００オングストロームの直径、好ましくは、約５０オングストロームから約１００オングストロームの直径を有する前記相変化材料の粒子を含む、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項５】
前記ナノメーターサイズ相変化材料が、外殻及びその中に包含された相変化材料を有するカプセルを含む、請求項１から４のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項６】
前記外殻が、アルキル化ポリシロキサンを含む材料から作られる、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
前記外殻が、オキソアルコキシド配位子及び置換炭化水素配位子を有する混成金属−有機前駆体を含む材料から作られ、前記混成金属−有機前駆体が架橋している、請求項５に記載の組成物。
【請求項８】
前記外殻が、架橋した両親媒性ブロック及び／またはグラフト共重合体を含む材料から作られる、請求項５に記載の組成物。
【請求項９】
前記相変化材料が、トリメチロールエタン、アセトアミド、モノアミノペンタエリスリトール、２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、アラキジン酸及びベヘン酸を含む、請求項５に記載の組成物。
【請求項１０】
前記カプセルが、約１０オングストロームから約１，０００オングストロームの直径、好ましくは、約５０オングストロームから約１００オングストロームの直径を有する、請求項５に記載の組成物。
【請求項１１】
（ａ）前記オキソアルコキシド配位子が、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ及びブトキシを含み、前記ブトキシが直鎖または分岐鎖であり、
（ｂ）前記置換炭化水素配位子が、Ｃ１−Ｃ４の直鎖または分岐鎖ラジカル、及びフェニルを含み、
（ｃ）前記金属がシリコン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ及びタンタルを含む、請求項７に記載の組成物。
【請求項１２】
前記両親媒性ブロック及び／またはグラフト共重合体がＡＢ二元ブロック共重合体を含む、請求項８に記載の組成物。
【請求項１３】
熱伝導性の高い熱伝導性流体を調製する方法であって、外殻及びその中に包含された相変化材料を有するカプセルを形成するステップと、そして、前記カプセルを、前記カプセルと前記熱伝導性ベース流体との比が約０．１重量％から約３０容量％、好ましくは、約２５容量％であるように熱伝導性ベース流体に分散するステップとを含む方法。
【請求項１４】
外殻及びその中に包含された相変化材料を有するカプセルを形成する前記ステップが、さらに、
（ａ）前記相変化材料を含むミセルまたは逆ミセルを調製するステップと、
（ｂ）前記相変化材料を前記ミセルまたは前記逆ミセルの中で結晶化するステップと
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
（ａ）前記相変化材料を前記カプセル内にカプセル封入するステップと、
（ｂ）前記カプセルを安定化するステップと
をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記熱伝導性ベース流体が流体を含み、前記熱伝導性ベース流体が、−４０℃で１４ｃＳｔ以下の動粘度、少なくとも８０℃の沸点、及び、少なくとも５９℃のペンスキーマルテンス法による引火点を有する、請求項１３から１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記外殻が、アルキル化ポリシロキサンを含む材料から作られる、請求項１３から１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記外殻が、オキソアルコキシド配位子及び置換炭化水素配位子を有する混成金属−有機前駆体を含む材料から作られ、前記混成金属−有機前駆体が架橋している、請求項１３から１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
前記外殻が、架橋した両親媒性ブロック及び／またはグラフト共重合体を含む材料から作られる、請求項１３から１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２０】
前記相変化材料が、トリメチロールエタン、アセトアミド、モノアミノペンタエリスリトール、２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、アラキジン酸及びベヘン酸を含む、請求項１３から１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２１】
前記カプセルが、約１０オングストロームから約１，０００オングストロームの直径、好ましくは、約５０オングストロームから約１００オングストロームの直径を有する、請求項１３から１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２２】
前記相変化材料を含む逆ミセルを調製する前記ステップが、さらに、
（ａ）前記相変化材料を水に溶解するステップと、
（ｂ）前記溶解した相変化材料を界面活性剤と混合するステップと、
（ｃ）前記溶解した相変化材料と前記界面活性剤との混合物を有機溶媒中に分散するステップと
を含む、請求項１４から２０に従属する、請求項１４から２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
前記相変化材料を含むミセルを調製する前記ステップが、さらに、
（ａ）前記相変化材料を非極性溶媒に溶解するステップと、
（ｂ）前記溶解した相変化材料を水中に分散するステップと
を含む、請求項１４から２１に従属する、請求項１４から２２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２４】
前記相変化材料を前記カプセル内にカプセル封入する前記ステップが、さらに、重合カプセル封入、金属−有機カプセル封入、及び、両親媒性ブロックまたはグラフト共重合体での封入を含む、請求項１５から２３に従属する、請求項１５から２３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
前記カプセルを安定化する前記ステップが、前記カプセルにブロック共重合体をコーテイングすることを含む、請求項１５から２３に従属する、請求項１５から２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】
前記オキソアルコキシド配位子が、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ及びブトキシを含み、前記ブトキシが直鎖または分岐鎖であり、
（ｂ）前記置換炭化水素配位子が、Ｃ１−Ｃ４の直鎖または分岐鎖ラジカル、及びフェニルを含み、
（ｃ）前記金属が、シリコン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ及びタンタルを含む、請求項１８から２４に従属する、請求項１８から２５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２７】
前記両親媒性ブロック及び／またはグラフト共重合体が、ＡＢ二元ブロック共重合体を含む、請求項１９から２５に従属する、請求項１９から２６のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（Ｉ．発明の背景）
１．発明の分野
本発明は、氷点下においてポンプ移送することができ、同時に１２０℃の温度まで高い可逆的熱輸送特性を有する誘電性熱伝導性流体を製造する分野に関する。
【０００２】
詳細には、本発明は流体の熱特性を向上させる、ナノメーターサイズの相変化材料（以降はナノ−ＰＣＭ）を３０％（容量）未満加えた低粘度炭化水素またはフッ化炭化水素の熱伝導性流体を開示する。上記流体は燃料電池での使用に特に重要である。本発明は増加した熱容量及び可逆的な高い熱伝導性特性を１２０℃の温度まで有し、一方、−４０℃もの低温で低粘度（１０ｃＳＴ動粘度未満）を維持する熱伝導性流体（及びその製造方法）を開示する。
【０００３】
２．関連技術の説明
市場には低温での粘度が許容できるほど低い冷却流体が多数入手可能である。しかし、これらの材料の全て、概してフッ化炭化水素または脂肪族炭化水素は、非常に熱伝導性及び熱容量に劣るという、ひとつの共通欠点を有している。これらの流体は（水及び他の高水酸基流体の約３〜４Ｊ／ｇＫ（３，０００〜４，０００Ｊ／ｋｇＫ）と比較して）、一般に約１〜２Ｊ／ｇＫ（１，０００〜２，０００Ｊ／ｋｇＫ）の熱容量を有している。これらの流体の炭化水素構造を修飾して熱容量を向上させると、低温における動粘度もまた高くなり、これらの流体が意図する使用温度範囲にわたって望ましいものではなくなる。
【０００４】
これらの問題を解決するために多くの解決策が提案されてきたが、従来技術で検討されたどの材料でも、低温での十分な低粘度と高温での高い可逆的輸送特性との許容できる組み合わせは得られなかった。より詳細に以下に説明する少なくとも４つの異なる方法が試みられたが、いずれも十分許容できる結果は得られなかった。
【０００５】
（Ａ）脱イオン水の使用
現在、脱イオン水は燃料電池システムを冷却する最新技術の流体である。脱イオン水は、知られている流体の中で最高の熱伝導性及び熱容量（２０℃でそれぞれ０．５９Ｗ／ｍＫ及び４．１８１９Ｊ／ｇＫ（４，１８１．９Ｊ／ｋｇＫ））を有するだけでなく、優れた誘電特性も有しているので魅力的な流体である。脱イオン水はまた、氷点温度０℃という低温でも１．７９８ｃＳｔという非常に低い動粘度を有している。脱イオン水の使用はＧｒｅｖｓｔａｄの米国特許第３，９６４，９２９号に開示されており、抵抗率が少なくとも約２０，０００Ω／ｃｍの脱イオン水が好ましい冷却液であった。しかし、脱イオン水は２つの重大な基本的欠点を有している。
【０００６】
第１に、それは燃料電池の二極板の金属と反応し、次第に脱イオン水の誘電特性を悪化させる。第２に、０℃未満ではその温度で凍結するため、それを熱伝導性流体として使用することができない。グリコールなどの不凍添加剤は、グリコール溶液が低温で非常に粘度が高く（例えば典型的な不凍剤であるエチレングリコールの４０％水溶液は、丁度０℃で約７ｃＳｔという許容できない高い粘度を有する）、したがって、この冷却液をポンプ移送するには大きなエネルギーが必要となるので、０℃での凍結を防止するために使用することはできない。塩をベースにした他の一般的な不凍添加剤はそれらが腐食性があり電気を伝導するので許容できない。
【０００７】
（Ｂ）低温熱伝導性流体及び冷却液の使用
適度に高い引火点をもち、氷点下の温度で粘度が許容できる低さを示す流体は市場で多く入手可能である。一般に、それらは直鎖状の過フッ化炭化水素または脂肪族炭化水素（例えば、Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ、ＭｉｎｎｅｓｏｔａのＭｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｒｐ．によって製造されているＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（登録商標）流体、Ｗｈｉｔｅｈａｌｌ、ＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａのＬｏｉｋｉｔｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．によって製造されているＤｙｎａｌｅｎｅ  ＨＦ（登録商標）冷却液、Ｓａｉｎｔ  Ｌｏｕｉｓ、ＭｉｓｓｏｕｒｉのＳｏｌｕｔｉａ，Ｉｎｃ．によって製造されているＴｈｅｒｍｉｎｏｌ  Ｄ−１２（登録商標）流体）に基づく液体である。Ｔｈｅｒｍｉｎｏｌ  ＬＴ（登録商標）流体及びＤｙｎａｌｅｎｅ  ＭＶ（登録商標）冷却液などの芳香族炭化水素系流体もまた入手可能である。
【０００８】
それらの低温における優れた流動性にもかかわらず、これらの製品に共通するいくつかの重大な欠点によってその使用が制限されている。それらの全ては引火点が非常に低く、しばしば不快な臭いがあり、封止材料との適合性がない。最も重要なことは、それらが低熱容量及び低熱伝導性など、熱的性能に劣ることである。この不十分な熱的性能を向上させる唯一の現実的な方法は、これらの化合物の分子構造を水酸基またはチオールなどのある種の熱保持基を導入することによって修飾することである。しかし、これは分子相互作用の増加によって流動性の低下を招き、これらの製品の粘度は低温で許容できないほど高くなる。熱保持基による修飾は流体の金属との反応性を増加させ、腐食を起こし時間とともに誘電性能が低下する。低温熱伝導性流体及び冷却液のこれらの欠点は、Ｖ．Ｓｔｅｐｉｎａ  ａｎｄ  Ｖ．Ｖｅｓｅｌｙ、Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ  ａｎｄ  Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｆｌｕｉｄｓ、Ｃｈａｐｔｅｒ  １、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、Ａｍｓｔｅｒｄａｍ（１９９２）に記載されている。
【０００９】
（Ｃ）カプセル封入した相変化材料の使用
通常固相から液相、または固相Ｉから固相ＩＩへの変態潜熱を大量の熱を吸収するために使用した冷却材に、ミクロンサイズのカプセル封入した相変化材料（以降はＰＣＭ類）が添加されてきた。Ｄ．Ｐ．Ｃｏｌｖｉｎ、Ｊ．Ｃ．Ｍｕｌｌｉｇａｎ及びＹ．Ｇ．Ｂｒｙａｎｔの「Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｈｅａｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｉｎ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｈａｎｇｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、２２ｎｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｓｅａｔｔｌｅ、ＷＡ、Ｊｕｌｙ  １３−１６、１９９２、ｐａｐｅｒ  ９２１２２４、Ｍ．Ｋａｍｉｔｏｍｏ等の「Ｌａｔｅｎｔ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ  Ｓｌｕｒｒｙ」、２１ｓｔ  Ｉｎｔｅｒｓｏｃｉｅｔｙ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ａｄｖａｎｃｉｎｇ  Ｔｏｗａｒｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂｒｅａｋｏｕｔ  ｉｎ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ、Ａｕｇｕｓｔ  ２５−２９、１９８６、Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ、ＣＡ、ｖｏｌ．２、ｐｐ．７３０−７３６を参照されたい。
【００１０】
Ｃｏｌｖｉｎ等はパラフィンワックスを包含する２０〜４０μｍサイズのカプセル封入した粒子をポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）誘電性冷却液に２０〜３０重量％加え、その熱的性能を向上させた。Ｋａｍｉｍｏｔｏ等はペンタエリスリトールをカプセル封入したプラスチック結晶７０〜８０重量％を含むスラリーを蓄熱の用途に検討した。
【００１１】
ミクロンサイズのＰＣＭ粒子は繰り返しサイクルでは良く機能しなかった。大きな粒子はポンプ移送中にしばしば破砕し、その破砕を避けるためには、特殊なダイアフラムポンプを必要とした。加えて、ＰＣＭ類の相変化は粒子中のＰＣＭの熱伝導性が悪いためにしばしば不十分であった。その結果、Ｃｏｌｖｉｎ等は２０〜４０μｍサイズのＰＣＭ粒子のパーセントを２５〜３０重量％に増加しなければならず、そのため流体の粘度増加を招くことになった。金属被覆などの安価なカプセル封入プロセスは高電圧環境の下では現実性がなかった。加えて、カプセル封入殻の機械的特性がいくらか向上した後でも、必要とされる数百万サイクルに十分なスラリーの寿命を確保するのに十分良好ではなかった。
【００１２】
（Ｄ）ナノメーターサイズのカプセルにカプセル封入する従来の試み
金、銀塩、カドミウム硫化物、その他の沈殿させたナノメーターサイズの材料をミセル（水中の油エマルジョン）または逆ミセル（油中の水エマルジョン）中にカプセル封入することは以前から成し遂げられている。通常、液滴のサイズが１０〜１，０００Å程度のミセルまたは逆ミセルが適切な界面活性剤の使用によって自発形成した。ミセルまたは逆ミセル中に封じ込まれた流体の環境は反応物の沈殿に使用することができ、それによってナノメーターサイズ粒子を形成できることが示された。Ｍ．Ｐ．Ｐｉｌｅｎｉ、「Ｒｅｖｅｒｓｅｄ  Ｍｉｃｅｌｌｅｓ  ａｓ  Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒｓ」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．、９７（１９９３）、６３６１−６９７３を参照されたい。これらのナノメーターサイズの粒子は次いで以下の方法の１つによって恒久的にカプセル封入される。即ち、
優先的に油−水界面に分かれる親油性モノマーを重合すること。Ｓ．Ｂａｎｅｒｊｅｅ等、「Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｉｃｅｌｌａｒ  Ｎｏｎｓｏｌｖｅｎｔ：Ｔｈｅ  Ｒｏｌｅ  ｏｆ  Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ−Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ａ  Ｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．、３５（１９９６）３１００を参照されたい。
【００１３】
これもまた優先的に油−水の界面に分かれる有機金属前駆体を脂肪族置換基と縮合すること。
【００１４】
両親媒性のブロックまたはグラフト共重合体を使用すること。両親媒性のブロックまたはグラフト共重合体は界面活性剤を使用することなくミセルを形成することが知られており、ナノメーターサイズのカプセル封入剤として使用されてきた。Ｍ．Ｎａｉｒ  ａｎｄ  Ｙ．Ｙｏｏの米国特許第５，４２９，８２６を参照されたい。加えて、ブロック共重合体のナノメーターサイズ粒子の場合、ナノメーターサイズ粒子は立体的に安定し、凝集を防止する。
【００１５】
ナノメーターサイズのＰＣＭ類はミクロンサイズのカプセル封入したＰＣＭ類と比較して大きな利点を有する。それらはその高い相変化効率のためより効果的な熱容量をもち、流動性に制約を受けることが少ない。加えて、流体系の合成手法を用いるそれらの処理費がより安価になる。それらを誘電性熱伝導性流体に加えることによって、流体は確実に全ての必要とされる特性をもち、一方では脱イオン水、低温熱伝導性流体及びミクロンサイズのカプセル封入したＰＣＭ類を有する冷却剤を使用する上述の欠点が回避される。
【００１６】
上述の利点を得るためにナノメーターサイズのＰＣＭ類を熱伝導性流体に加えたことはまだなかった。Ｅａｓｔｍａｎ等は熱伝導性を高めるためにナノ流体を使用した。Ｊ．Ａ．Ｅａｓｔｍａｎ等、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｈｅ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｎａｎｏｆｌｕｉｄｓ」、Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．、Ｖｏｌ．４５７（１９９７）３−１１を参照されたい。しかしＥａｓｔｍａｎ等は燃料電池及び他の動的用途にとって熱伝導性よりもさらに重要な特性である熱容量を増加するためにはナノ流体を加えることはなかった。
【００１７】
前述の理由により、氷点下の温度で粘度が低く、１２０℃の温度まで高い可逆的熱輸送特性を有する誘電性熱伝導性流体の必要性が残っている。この流体はポンプ移送の数百万サイクルの間安定に保たれ、また経済的にも実施できるものでなければならない。本発明はそのような流体及びその調製方法を提供する。
【００１８】
（ＩＩ．発明の概要）
本発明は氷点下の温度で粘度が低く、１２０℃の高温度まで高い熱伝導性特性を有する熱伝導性流体を調製することを目的とする。上記流体は希釈したナノメーターサイズのＰＣＭ分散液を熱伝導性ベース流体に組み込むことによって作られる。本発明の目的のために、ナノメーターサイズのＰＣＭ類（またはナノＰＣＭ類）を、約１０〜約１，０００Åサイズの粒子のＰＣＭ類と定義する。
【００１９】
上記ＰＣＭ粒子は直径約１０〜約１，０００Åのカプセル内に完全にカプセル封入することができる。ＰＣＭ粒子をナノメーターサイズのカプセルに定着させることは、ある場合には必要ないが、後で論じるように、カプセル封入はＰＣＭ粒子の純度を維持するために好ましい。
【００２０】
ＰＣＭ類は、一般に固相から液相、または固相Ｉから固相ＩＩへの相変化を起こし、その相転移がＰＣＭ類によって吸収される熱エネルギー量の増加を伴うので、そのようなＰＣＭ類は、効果的にベース冷却剤流体の熱容量を増加させる。
【００２１】
ＰＣＭ粒子の好ましい直径は、ミセルまたは逆ミセル内の沈殿反応を用いることによって、約５０〜約１００Åの範囲のサブミクロン規模に保たれる。ＰＣＭ粒子は次いで重合またはゾル−ゲル縮合プロセスを経てカプセル封入することができる。このようにして調製したナノメーターサイズの粒子は、凝集を防止し、その後熱伝導性ベース流体中に分散させるために、立体的に安定化させてもよい。熱伝導性ベース流体中のナノメーターサイズ粒子の量は、約０．１容量％〜約３０容量％である。
【００２２】
粒子がナノメーターサイズであることによって、ＰＣＭの体積対表面積の比が増加するので、相変化の効率が向上する（ミクロンサイズ粒子では粒子中への熱の輸送が悪いため制約される）。ナノＰＣＭを加えた流体のポンプ移送性も向上する。
【００２３】
ナノＰＣＭを加えた熱伝導性流体は脱イオン水と比肩する熱伝導性特性を有し、付随する粘度の増加も許容できる。例えば、相転移を９５％完了し、２００Ｊ／ｇ（２００，０００Ｊ／ｋｇ）程度の潜熱を有するＰＣＭでは、このＰＣＭを熱伝導性ベース流体に１３％加えると、最終製品の熱伝導性特性が脱イオン水のそれと同等になり、粘度もわずかに２倍になる（非凝集希釈コロイド分散におけるＫｒｉｅｇｅｒ及びＤｏｕｇｈｅｒｔｙの式に基づく）。
【００２４】
また、流体系のナノメーターサイズ粒子を調製する技術は粒子の加工を容易にし、したがってコスト効率のよい製品をもたらす。カプセル封入したＰＣＭのナノメーターサイズ粒子は、熱安定性が増え（単独のミセル構造と比較して）、ＰＣＭの純度が保たれる。例えば不純物が存在すると、避けるべき融点の低下を招くので、その純度は所定の温度における一貫性のある相変化を実現するために重要である。また、ＰＣＭが純粋であると、ベース流体へそれを分散するのが容易になる。
【００２５】
加えて、逆プロセスもまた可能である。そのようなプロセスでは、ナノＰＣＭを加えた熱伝導性流体を始動時のシステムへの熱伝導性のために使用することができる。ラジエータへのバルブを閉じ、流体の一部を蓄熱ユニットへ導く。蓄熱ユニットから放出した後、次いでナノＰＣＭ粒子に相転移を起こさせる。システムの再起動の際、システムの温度が相変態温度よりも低い場合には、粒子の再固化に伴って熱がシステムへ放出される。
【００２６】
本発明の特徴及び利点は、以下の説明、付属の請求範囲、付随する図面によってより良く理解されよう。
【００２７】
（ＩＶ．発明の詳細な説明）
ナノＰＣＭ類を組み込む熱伝導性流体の調製は以下のステップを含む。即ち、
（ａ）適切なＰＣＭ類の識別。
【００２８】
（ｂ）ＰＣＭの結晶化及び沈殿。
【００２９】
（ｃ）選択したＰＣＭのナノメーターサイズ粒子の調製、続いて任意選択的にそれらのカプセル封入。
【００３０】
（ｄ）任意選択的なナノメーターサイズ粒子の安定化及び分散。
【００３１】
１．好ましい実施形態
好ましい実施形態では、冷却または加熱されるシステムはプロトン交換膜（ＰＥＭ）ベースの燃料電池スタックであって、運転温度は好ましくは約７０℃〜１００℃の範囲、さらに好ましくは電気化学的な電池の反応が起きる温度、約８０℃である。したがって相変化材料の適切な変態温度は約８０℃が選択される。運転温度の範囲は、当技術分野の通常の技術者ならば、組み込まれた特定のＰＣＭ及びそれに伴う転移温度によって調節することができる。
【００３２】
代替として、ナノＰＣＭベースの冷却剤は、パワーエレクトロニクスまたは航空または宇宙ベースのシステムなどにおける、大量のまたは高温の熱負荷伝送を必要とするいかなる誘電性冷却剤フローシステムにも使用することができる。
【００３３】
（Ａ）適切なＰＣＭ類の識別及びミセルの調製
下の表１に示した使用可能なＰＣＭ材料のリストは、８０℃またはその近傍で低体積差相変化（固相から固相、固相から液相）及び高い変態熱（２００Ｊ／ｇ［２００，０００Ｊ／ｋｇ］程度）をもつ材料を含む。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
参考資料：Ｒ．Ｃ．Ｆ．Ｓｈａａｋｅ等、「Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎｏｒｍａｌ  Ａｌｋａｎｏｉｃ  Ａｃｉｄｓ．ＩＩ．Ｍｏｌａｒ  Ｈｅａｔ  Ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｓｅｖｅｎ  Ｅｖｅｎ−Ｎｕｍｂｅｒｅｄ  Ａｌｋａｎｏｉｃ  Ａｃｉｄｓ」、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ、１４（１９８２）７７１−７７８；Ｄ．Ｖ．Ｈａｌｅ等、ＮＡＳＡ  Ｒｅｐｏｒｔ、ＮＡＳＡ−ＣＲ−６１３６３（１９７１）を参照されたい。
【００３６】
上にリストした全ての物質は使用可能な適切な相変化材料であるとされている。ペンタグリシン及びモノアミノペンタエリスリトールなどの可塑性結晶はそれらが相変化転移で大きく体積変化しないので好ましいＰＣＭ類であり、燃料電池の用途ではペンタグリシン（または希釈量の他の可塑性結晶との混合物）はその転移温度が好ましい使用温度７０℃〜１００℃の範囲内にあるのでさらに好ましいＰＣＭである。他の使用可能なＰＣＭは転移温度８１℃、潜熱１９２Ｊ／ｇ及び融点１９７℃の２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオールである。上述のＰＣＭ類は例示のためだけに紹介するもので、制限するものではない。当業者には修正が想起されるであろうし、上で論じたパラメーター範囲の特性をもつ他のＰＣＭ類も使用することができる。
【００３７】
水溶性ＰＣＭ類（アセトアミド、トリメチロールエタン、モノアミノペンタエリスリトール）には、最初にＰＣＭの飽和水性溶液を室温で調製する。室温での水中の飽和溶液濃度はアセトアミドで約２ｇ／ｍｌ、トリメチロールエタンで約０．５ｇ／ｍｌである。
【００３８】
次いで溶液を界面活性剤と混合し、有機溶媒中に分散して分離した逆ミセルを形成する。有機溶媒としては、好ましくは炭化水素、さらに好ましくは単純な脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素、例えばシクロヘキサン、あるいはＤｙｎａｌｅｎｅ  ＨＦなどのベース冷却剤、過フッ化物ベース（例えばＰＦ  ５０８０、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ）またはハイドロフルオロエーテルベースのシステムが用いられる。
【００３９】
炭化水素ベースのシステムに用いる界面活性剤には、ビス（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム（ＮａＡＯＴとしても知られる）、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド、及びＰｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、ＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａのＲｏｈｍ  ＆  Ｈａａｓ  Ｃｏ．によって製造されているＴｒｉｔｏｎ−Ｘなどの非イオン性界面活性剤が含まれる。過フッ化物ベース（Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔなど）またはハイドロフルオロエーテルベースのシステムを用いる場合には、界面活性剤にはＳａｉｎｔ  Ｐａｕｌ、ＭｉｎｎｅｓｏｔａのＭｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｒｐ．によって製造されているＦｌｕｏｒａｄ  ＦＣ  １７０、ＦＣ  １７１、ＦＣ  １２９などのフッ素化界面活性剤が含まれる。
【００４０】
界面活性剤に対するＰＣＭの水性溶液のモル比は約１０〜約５００であり、好ましくは約５０〜約１５０である。有機溶媒に対する、界面活性剤とＰＣＭの水性溶液の混合物の比は約１〜約４０容量％であり、好ましくは約８〜約３０容量％である。
【００４１】
使用可能な残りのＰＣＭ類は非極性有機溶媒に可溶である。これらのＰＣＭ類を含む水中油タイプのミセルは、当業者によく知られた方法、例えば、上記非極性有機溶媒中に非水溶性ＰＣＭを飽和させた溶液を調製し続いて水中に分散することによって調製される。
【００４２】
（Ｂ）ＰＣＭの結晶化及び沈殿
次いで選択したＰＣＭは、ミセルまたは逆ミセルの形成後、ミセルまたは逆ミセルの束縛された内部で結晶化させる。その結晶化は当業者によく知られた標準的な沈殿反応で達成される。
【００４３】
上述の使用可能な全てのＰＣＭ類は、ミセル内での結晶化及び沈殿を経て、ＰＣＭのナノメーターサイズ粒子が形成される。上述のミセルまたは逆ミセルの形成条件下、ＰＣＭのナノメーターサイズ粒子の寸法は約５０Å〜約１００Åである。ＰＣＭのナノメーターサイズ粒子の寸法は透過型電子顕微鏡で測定される。
【００４４】
当業者ならば、必要であればミセルの形成条件を変更し、寸法が約１０Å〜約１，０００ÅのＰＣＭのナノメーターサイズ粒子を得るであろう。
【００４５】
ＰＣＭのナノメーターサイズ粒子は次いで任意選択的にナノメーターサイズのカプセル内にカプセル封入される。
【００４６】
（Ｃ）選択したＰＣＭのナノメーターサイズのカプセル内への任意選択的なカプセル封入
ＰＣＭのカプセル封入は固相から固相の変化を行うＰＣＭ類について任意選択的である。しかし、固相から固相へ変化するものを含め、全てのＰＣＭの場合において、ＰＣＭをカプセル内に定着させるとＰＣＭの純度が保たれるので、カプセル封入は好ましいステップである。上述のように、このＰＣＭのナノメーターサイズのカプセル内へのカプセル封入はＰＣＭを結晶化した後に行われる。
【００４７】
上記ＰＣＭカプセル封入には３つの方法がある。
【００４８】
第１の方法は重合カプセル封入である。これは上で論じたように、逆ミセルを形成する水溶性ＰＣＭ類に用いられる。水溶性の酸性重合触媒、好ましくは塩酸、酢酸、硝酸、さらに好ましくは塩酸を逆ミセルに加える。水性のアルキル化アルコキシシラン溶液、好ましくはエチルトリエトキシ−またはｎ−プロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン溶液を当技術分野の通常の技術者にはよく知られた方法で別個に調製する。上述の界面活性剤をやはり上述したベース冷却剤に溶解する。次いで飽和した酸性触媒を加えたＰＣＭ溶液及びアルキル化アルコキシシラン溶液をベース冷却剤に加え、緩やかに約４時間攪拌する。その結果アルキル化ポリシロキサン殻が形成される。安定した懸濁液を維持するために、次いで得られたＰＣＭの沈殿物をＢＡＢ親油性共重合体、好ましくはＭｏｕｎｔ  Ｏｌｉｖｅ、Ｎｅｗ  ＪｅｒｓｅｙのＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．によって製造されているＰｌｕｒｏｎｉｃ  Ｌ６１共重合体と混合する。
【００４９】
上述の重合カプセル封入プロセスにおいて、アルキル化アルコキシシランと界面活性剤のモル比は約０．２対１〜約３対１、好ましくは約０．２５対１〜約２対１である。酸と界面活性剤のモル比は約０．０５対１〜約０．７４対１、好ましくは約０．０６対１〜約０．５対１である。
【００５０】
第２の方法はゾル−ゲルプロセスの一変形である金属−有機カプセル封入である。下式のように１つの配位子を脂肪族または芳香族基Ｒ’で置換した金属−有機前駆体が使用される。
【００５１】
【化１】
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【００５２】
式中、ＲはＣ１〜Ｃ４の直鎖または分岐鎖ラジカル、好ましくはＣ２、Ｃ３、Ｃ４の直鎖または分岐鎖を含み、Ｒ’はＣ１〜Ｃ４の直鎖または分岐鎖ラジカル及びフェニルを含み、Ｍはシリコン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタルを含み、好ましくはシリコンである。
【００５３】
オキソアルコキシド配位子ＯＲは親水性であり、水性環境下に好んで位置するであろう。置換炭化水素配位子のＲ’は炭化水素環境の方へ好んで移動するであろう。したがって例えばメチル置換テトラエチルオルソシリケートなどの金属−有機混成前駆体はミセルまたは逆ミセルを好んで取り囲むであろう。オキソアルコキシド配位子の水酸基は次いで縮合反応で架橋し、次いで前述のように界面活性剤テンプレート、通常は塩の洗浄除去によってカプセル封入した安定なナノ粒子を形成し、こうして熱伝導性流体のイオン性汚染の問題が回避される。
【００５４】
ジエチルジエトキシシランなど（これは例示するのみで制限するものではない）の前駆体の縮合は以下のようにして起きる。ジエチルジエトキシシランの水性溶液は、約２モルの水を約１モルのジエチルジエトキシシランに加えることによって調製する。塩酸、酢酸または硝酸などの酸性触媒、好ましくは塩酸を、ジエチルジエトキシシランの水性溶液にジエチルジエトキシシラン約１モル当たり酸約０．３モル以下の量加える。
【００５５】
そのようにして重合したアルキルアルコキシシランに酸性触媒を加えて得られる水性溶液を、上述のように調製した水性のＰＣＭ溶液に、約１モルの界面活性剤当たりジエチルジエトキシシラン約１モル〜約４モルの量加える。上述の界面活性剤をやはり上述したベース冷却剤に溶解する。また、両親媒性ブロックまたはグラフト共重合体（二元ブロック共重合体とも呼ばれ、後で説明する）もベース冷却剤に溶解する。次いで水性ＰＣＭ溶液をベース冷却剤と好ましくは２時間攪拌する。得られる溶液を室温〜約６０℃の温度範囲、好ましくは室温で約４時間攪拌し、ＰＣＭの沈殿物が得られる。
【００５６】
次いで両親媒性共重合体を架橋し、三次元重合構造を形成する。架橋のプロセスは約５０℃〜約７０℃、好ましくは約６０℃の温度で約１時間〜約２時間、好ましくは約２時間熱重合させることによって、あるいは可視光またはＵＶ光硬化によって行われ、この場合、ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ビス−４，４’−（ジエチルアミノベンゾフェノン）、またはミヒラーケトンなどの光開始剤を通常の当業者に知られた量加え、露光時間は約１時間〜約２時間、好ましくは約２時間である。
【００５７】
この方法では、共重合体と界面活性剤のモル比は約０．２対１〜約３対１、好ましくは約０．５対１〜約１．５対１である。
【００５８】
ＰＣＭをナノメーターサイズのカプセル内にカプセル封入する、上述の第１及び第２の方法、即ち、重合による重合カプセル封入法及び金属−有機カプセル封入法は、上記カプセル封入の同等に好ましい２つの方法である。別法として、ＰＣＭをナノメーターサイズのカプセル内にカプセル封入する第３の方法では、両親媒性ブロックまたはグラフト共重合体によるカプセル封入を用いることができる。
【００５９】
ＡＢ二元ブロック共重合体（Ａは親水性ブロックでありＢは親油性ブロックである）などの両親媒性ブロックまたはグラフト共重合体が使用される。Ａブロックはポリアルキレンオキシド及びポリビニルピリジン、好ましくはポリエチレンオキシド及びポリプロピレンオキシドを含む。Ｂブロックはポリスチレン及びポリプロピレン、好ましくはポリスチレンを含む。
【００６０】
好ましいＡＢ二元ブロック共重合体は、親水性及び親油性（疎水性）部分を有するポリエチレンオキシド−ポリスチレン共重合体であり、水性または有機溶媒中でブロックの各末端の相対的な可溶性によってそれらにミセルまたは逆ミセルを自発形成する能力を与える。重合カプセル封入法では上述のように水性飽和ＰＣＭ溶液を合成し酸触媒を加える。金属−有機カプセル封入法では、界面活性剤及びＡＢ二元ブロック共重合体を上述のベース冷却剤に溶解する。次いで飽和ＰＣＭ溶液をベース冷却剤とともに約２時間〜約４時間、好ましくは約４時間攪拌し、ＰＣＭを沈殿させる。得られるＰＣＭ沈殿物をモノマー、好ましくはアルキル置換フェノールと混合する。重合は約０．０１〜約０．５容量％の水溶性酵素触媒、好ましくはセイヨウワサビペルオキシダーゼの存在下で実施される。反応は約０．５ミリリットルの過酸化水素を室温で加えることによって開始され、完了するのに約１８時間かかる。
【００６１】
結果として共重合体の親油性部分が架橋し、それによってナノメーターサイズ粒子がカプセル封入される。モノマーと界面活性剤とのモル比は約１対５〜約１対１、好ましくは約１対３〜約１対４である。ＰＣＭ粒子をナノメーターサイズカプセル内にカプセル封入する上述の条件下で、これらのカプセルの直径は好ましくは約５０Å〜約１００Åである。カプセルの直径は透過型電子顕微鏡で測定される。
【００６２】
当業者であれば必要ならばカプセル封入の条件を変更し、約１０Å〜約１，０００Åのナノメーターサイズカプセルの直径を得るであろう。
【００６３】
（Ｄ）ナノメーターサイズ粒子の任意選択的な安定化及び分散
究極の熱伝導性流体における流れ妨害及び閉塞を避けるためにはナノメーターサイズのＰＣＭ類の分離が保たれ、凝集しないことが重要である。上述の重合または金属−有機カプセル封入技術によって形成したナノメーターサイズ粒子は、ブロック共重合体で被覆して立体的に安定化させ、粒子間の物理的な距離を作ることによって凝固を防ぐことができるのが好ましい。ＢＡＢ三元ブロック共重合体、好ましくはＢＡＳＦのＰｌｕｒｏｎｉｃ共重合体が立体的な安定化のために使用される。
【００６４】
ナノメーターサイズのＰＣＭ結晶粒子を形成し安定化した後、それらを好ましくは真空ろ過によって集め、熱伝導性ベース流体中にベース流体の約３０容量％まで、好ましくは約２５容量％まで分散させる。別法ではそれらを洗浄しデカンテーションを行う。
【００６５】
ベース流体中のＰＣＭのナノメーターサイズ粒子が希薄な分散では、粒子は通常、凝固、凝集、集成しない。したがって、ベース流体中のこれらの粒子の濃度がベース流体の約５容量％を超えない場合には、ＰＣＭのナノメーターサイズ粒子を立体的に安定化することは必要ない。上記希薄システムにおいて、立体的な安定化は任意選択である。
【００６６】
ナノメーターサイズのＰＣＭ結晶粒子は、あらゆる低粘度熱伝導性ベース流体、好ましくは３ＭのＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（登録商標）、ＰＦ−５０７０、ＰＦ−５０８０流体、ＬｏｉｋｉｔｓのＤｙｎａｌｅｎｅ  ＨＦ（登録商標）冷却剤、及びＳｏｌｕｔｉａのＴｈｅｒｍｉｎｏｌ  Ｄ−１２（登録商標）流体などの、氷点下の温度で粘度が低く（−４０℃で約１４ｃＳｔ未満）、比較的高い沸点（少なくとも約８０℃）及び引火点（少なくともペンスキーマルテンス法で約５９℃）を有するベース流体とともに使用される。
【００６７】
図１は冷却運転モードにおける冷却システムの主たる形態を図示するものである。ナノメーターサイズ粒子１はその中に結晶固体ＰＣＭを含む。それらは加熱された要素３中に導入され、そこで温度が上昇する。その結果固体ＰＣＭは相変化を起こし、液相または第２の固相ＩＩに変わる。液固相ＩＩのＰＣＭを含むナノメーターサイズ粒子には符号４を付けてある。流体はポンプ２によりシステムを通って循環する。相変化のプロセスは、ラジエータ５によって放出される熱を吸収し、続いて粒子内のＰＣＭは再固化あるいは固相Ｉへ相変化する。
【００６８】
また上述のように、システムは起動時に熱をシステムに伝えることに使用することもできる。ラジエータ５へのバルブを閉じ、流体の一部を蓄熱ユニット６中へ導く。次いでナノＰＣＭ粒子は、蓄熱ユニット６から放出された後、液相から固相へまたは固相ＩＩから固相Ｉへ相転移することができる。システムの再起動時に、システムの温度が相変態温度よりも低い場合には、粒子の再固化に伴って熱がシステムに放出されるであろう。
【００６９】
本発明をいくつかの実施形態に関して述べてきたが、当業者には修正が想起されよう。元来、本発明は付随する請求範囲によって請求する以外は記載した実施形態に制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
冷却モードにおけるナノメーターサイズの相変化材料を組み込んだ熱伝導性流体を用いる熱伝導性プロセスの概略図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月11日(2002.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性ベース流体及びナノメーターサイズ相変化材料を含み、前記ナノメーターサイズ相変化材料が前記熱伝導性ベース流体中に分散されているところの高熱伝導性流体のための組成物であって、前記熱伝導性ベース流体が、−４０℃で１４ｃＳｔ以下の動粘度、少なくとも８０℃の沸点、及び、少なくとも５９℃のペンスキーマルテンス法による引火点を有する組成物。
【請求項２】
前記ナノメーターサイズ相変化材料が、約１０オングストロームから約１，０００オングストロームの直径を有する前記相変化材料の粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記ナノメーターサイズ相変化材料が、約１０オングストロームから約１，０００オングストロームの直径を有する前記相変化材料の粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記ナノメーターサイズ相変化材料が、外殻を有し、その中に相変化材料が包含されたカプセルを含む、請求項１から３のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項５】
熱伝導性ベース流体及びナノメーターサイズ相変化材料を含む高熱伝導性流体のための組成物であって、前記ナノメーターサイズ相変化材料が前記熱伝導性ベース流体中に分散されており、前記ナノメーターサイズ相変化材料が、外殻を有し、その中に相変化材料が包含されたカプセルを含む組成物。
【請求項６】
前記カプセルが、約１０オングストロームから約１，０００オングストロームの直径を有する、請求項４または５に記載の組成物。
【請求項７】
前記カプセルが、約５０オングストロームから約１００オングストロームの直径を有する、請求項４から６のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項８】
前記外殻がアルキル化ポリシロキサンを含む、請求項４から７のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項９】
前記外殻が、オキソアルコキシド配位子及び置換炭化水素配位子を有する混成金属−有機前駆体を含み、前記混成金属−有機前駆体が架橋している、請求項４から７のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項１０】
（ａ）前記オキソアルコキシド配位子が、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシまたはブトキシを含み、前記ブトキシが直鎖または分岐鎖であり、
（ｂ）前記置換炭化水素配位子が、Ｃ１−Ｃ４の直鎖または分岐鎖ラジカル、またはフェニルを含み、
（ｃ）前記金属がシリコン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、またはタンタルを含む、請求項９に記載の組成物。
【請求項１１】
前記外殻が、架橋した両親媒性ブロック及び／またはグラフト共重合体を含む、請求項４から７のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項１２】
前記両親媒性ブロック及び／またはグラフト共重合体がＡＢ二元ブロック共重合体を含む、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記ナノメーターサイズ相変化材料と前記熱伝導性ベース流体との比が約０．１容量％から約３０容量％である、請求項１から１２のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項１４】
前記ナノメーターサイズ相変化材料と前記熱伝導性ベース流体との比が約０．１容量％から約２５容量％である、請求項１から１２のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項１５】
前記相変化材料が、トリメチロールエタン、アセトアミド、モノアミノペンタエリスリトール、２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、アラキジン酸、ベヘン酸、及びその組み合わせからなる群から選択される、請求項１から１４のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項１６】
前記相変化材料が変態の温度と熱とを有し、前記温度が７７℃から８６℃の範囲内にあり、前記変態熱が１９２Ｊ／ｇから２４１Ｊ／ｇの範囲内にある、請求項１から１５のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項１７】
熱伝導性の高い熱伝導性流体を調製する方法であって、
外殻及びその中に包含された相変化材料を有するカプセルを形成するステップであって、前記外殻がアルキル化ポリシロキサンを含むところのステップと、
前記カプセルを、前記カプセルと前記熱伝導性ベース流体との比が約０．１容量％から約３０容量％であるように熱伝導性ベース流体中に分散するステップとを含む方法。
【請求項１８】
熱伝導性の高い熱伝導性流体を調製する方法であって、
外殻及びその中に包含された相変化材料を有するカプセルを形成するステップであって、前記外殻がオキソアルコキシド配位子及び置換炭化水素配位子を有する混成金属−有機前駆体を含み、前記混成金属−有機前駆体が架橋しているところのステップと、
前記カプセルを、前記カプセルと前記熱伝導性ベース流体との比が約０．１容量％から約３０容量％であるように熱伝導性ベース流体中に分散するステップとを含む方法。
【請求項１９】
（ａ）前記オキソアルコキシド配位子が、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、またはブトキシを含み、前記ブトキシが直鎖または分岐鎖であり、
（ｂ）前記置換炭化水素配位子が、Ｃ１−Ｃ４の直鎖または分岐鎖ラジカル、またはフェニルを含み、
（ｃ）前記金属がシリコン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、またはタンタルを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
熱伝導性の高い熱伝導性流体を調製する方法であって、
外殻及びその中に包含された相変化材料を有するカプセルを形成するステップであって、前記外殻が架橋した両親媒性ブロック及び／またはグラフト共重合体を含むところのステップと、
前記カプセルを、前記カプセルと前記熱伝導性ベース流体との比が約０．１容量％から約３０容量％であるように熱伝導性ベース流体中に分散するステップとを含む方法。
【請求項２１】
前記両親媒性ブロック及び／またはグラフト共重合体がＡＢ二元ブロック共重合体を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
熱伝導性の高い熱伝導性流体を調製する方法であって、
外殻及びその中に包含された相変化材料を有するカプセルを形成するステップであって、前記相変化材料が、トリメチロールエタン、アセトアミド、モノアミノペンタエリスリトール、２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、アラキジン酸、ベヘン酸、及びその組み合わせからなる群から選択されるところのステップと、
前記カプセルを、前記カプセルと前記熱伝導性ベース流体との比が約０．１容量％から約３０容量％であるように熱伝導性ベース流体中に分散するステップとを含む方法。
【請求項２３】
熱伝導性の高い熱伝導性流体を調製する方法であって、
外殻及びその中に包含された相変化材料を有するカプセルを形成するステップと、
前記カプセルを、前記カプセルと前記熱伝導性ベース流体との比が約０．１容量％から約３０容量％であるように熱伝導性ベース流体に分散するステップであって、前記熱伝導性ベース流体が、−４０℃で１４ｃＳｔ以下の動粘度、少なくとも８０℃の沸点、少なくとも５９℃のペンスキーマルテンス法による引火点を有するところのステップと
を含む方法。
【請求項２４】
前記相変化材料が、トリメチロールエタン、アセトアミド、モノアミノペンタエリスリトール、２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、アラキジン酸、ベヘン酸、及びその組み合わせからなる群から選択される、請求項１７から２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
前記熱伝導性ベース流体が、−４０℃で１４ｃＳｔ以下の動粘度、少なくとも８０℃の沸点、及び、少なくとも５９℃のペンスキーマルテンス法による引火点を有する、請求項１７から２２、及び２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】
外殻及びその中に包含された相変化材料を有するカプセルを形成する前記ステップが、
（ａ）前記相変化材料を含むミセルまたは逆ミセルを調製するステップと、
（ｂ）前記相変化材料を前記ミセルまたは前記逆ミセルの中で結晶化するステップと
を含む、請求項１７から２５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２７】
前記相変化材料を包含する逆ミセルを調製する前記ステップが、
（ａ）前記相変化材料を水に溶解するステップと、
（ｂ）前記溶解した相変化材料を界面活性剤と混合するステップと、
（ｃ）前記溶解した相変化材料と前記界面活性剤との混合物を有機溶媒中に分散するステップと
を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記相変化材料を含むミセルを調製する前記ステップが、
（ａ）前記相変化材料を非極性溶媒に溶解するステップと、
（ｂ）前記溶解した相変化材料を水中に分散するステップと
を含む、請求項２６または２７に記載の方法。
【請求項２９】
外殻及びその中に包含された相変化材料を有するカプセルを形成する前記ステップが、
（ａ）前記相変化材料を前記カプセル内にカプセル封入するステップと、
（ｂ）前記カプセルを安定化するステップと
を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記相変化材料を前記カプセル内にカプセル封入する前記ステップが、重合カプセル封入、金属−有機カプセル封入、または両親媒性ブロックまたはグラフト共重合体でのカプセル封入を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記カプセルを安定化する前記ステップが、前記カプセルにブロック共重合体をコーティングすることを含む、請求項２９または３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記カプセルが、約１０オングストロームから約１，０００オングストロームの直径を有する、請求項１７から３１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３３】
前記カプセルが、約５０オングストロームから約１００オングストロームの直径を有する、請求項１７から３１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３４】
前記相変化材料が、約１０から約１，０００オングストロームのサイズの粒子を有するナノメーターサイズ相変化材料を含む、請求項１７から３１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３５】
前記相変化材料が、約５０から約１００オングストロームのサイズの粒子を有するナノメーターサイズ相変化材料を含む、請求項１７から３１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３６】
前記カプセルと前記熱伝導性ベース流体との前記比が約０．１容量％から約２５容量％である、請求項１７から３５のいずれか１つに記載の方法。
【国際調査報告】
2004517971.tif 000043
2004517971.tif 000044
2004517971.tif 000045