JP2012188305A

JP2012188305A - 赤外吸収熱伝導部材

Info

Publication number: JP2012188305A
Application number: JP2011051270A
Authority: JP
Inventors: Yohei Maeno; 洋平前野; Yoshinari Takayama; 嘉也高山; Kenichi Tagawa; 憲一田河
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】高い熱伝導率と高い赤外線吸収率を有し、高温での高い耐久性と高い耐油性をも兼ね備えた、新規な赤外吸収熱伝導部材を提供する。
【解決手段】本発明の赤外吸収熱伝導部材は、複数層を有するカーボンナノチューブの複数が長さ方向に配向したカーボンナノチューブ集合体を含み、赤外線吸収率が０．８以上であり、厚さ方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上である。
【選択図】図２

Description

本発明は、赤外吸収熱伝導部材に関する。

熱伝導部材は、各種部材に固定させて該部材から発生する熱を放散するために用いられている。例えば、コージェライトやゼオライトを焼成した板に銅めっきを施した放熱フィルムは、高い熱伝導率を有するため、電子部品を搭載した基盤やそれを囲った筐体等に接着することによって該電子部品から発生する熱を外へ逃がすために用いられている。

一方、半導体の集積度向上や小型化による筐体内の温度上昇に対応するため、固体間の熱伝導だけでなく、空間の熱伝達を促進するために、赤外吸収を利用した放熱フィルムが提案されている（特許文献１）。

しかし、特許文献１においては、アルミニウムや銅の薄板からなる吸熱層の表面に二酸化珪素や酸化アルミニウムを含有する熱放射膜を形成し、吸熱層の裏面に熱伝導性接着剤からなる接着層を形成しているが、各層の間に生じる熱抵抗によって、赤外吸収と熱の変換効率が低いという問題がある。また、貼り合わせる接着剤もアクリル系接着剤であるため、１００℃を超えるような高温雰囲気において接着力や耐油性が低下するという問題がある。

特開２００４−２００１９９号公報

本発明の課題は、高い熱伝導率と高い赤外線吸収率を有し、高温での高い耐久性と高い耐油性をも兼ね備えた、新規な赤外吸収熱伝導部材を提供することにある。

本発明の赤外吸収熱伝導部材は、
複数層を有するカーボンナノチューブの複数が長さ方向に配向したカーボンナノチューブ集合体を含み、
赤外線吸収率が０．８以上であり、
厚さ方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上である。

好ましい実施形態においては、上記複数層を有するカーボンナノチューブの長さが３００μｍ以上である。

好ましい実施形態においては、上記複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の分布幅が１０層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が２５％以下である。より好ましい実施形態においては、上記層数分布の最頻値が、層数２層から層数１０層の範囲に存在する。

好ましい実施形態においては、上記複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の最頻値が層数２０層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が３０％以上である。より好ましい実施形態においては、上記層数分布の最頻値が層数１０層以下に存在する。

好ましい実施形態においては、本発明の赤外吸収熱伝導部材は、基材を含み、上記カーボンナノチューブ集合体の片端が該基材に固定されている。

好ましい実施形態においては、本発明の赤外吸収熱伝導部材は、上記赤外吸収熱伝導部材をアルミニウム部材に積層した状態で１５０℃のＡＴＦに３日間浸漬させるＡＴＦ浸漬試験において、試験後に該赤外吸収熱伝導部材の剥離が観察されない。

本発明によれば、高い熱伝導率と高い赤外線吸収率を有し、高温での高い耐久性と高い耐油性をも兼ね備えた、新規な赤外吸収熱伝導部材を提供することができる。

本発明の赤外吸収熱伝導部材の好ましい使用形態の一つを示す概略断面図である。本発明の赤外吸収熱伝導部材の好ましい使用形態の別の一つを示す概略断面図である。本発明の赤外吸収熱伝導部材の好ましい使用形態のさらに別の一つを示す概略断面図である。熱ＣＶＤ装置の一例を示す概略断面図である。密閉空間加熱評価装置の概略断面図である。

〔赤外吸収熱伝導部材〕
本発明の赤外吸収熱伝導部材は、複数層を有するカーボンナノチューブの複数が長さ方向に配向したカーボンナノチューブ集合体を含む。

本発明の赤外吸収熱伝導部材の好ましい使用形態としては、アルミ筐体などの放熱筐体に固定して用いる形態が挙げられる。本発明の赤外吸収熱伝導部材の好ましい使用形態を図１〜３に示す。

図１（各構成部分を明示するために縮尺は正確に記載されていない）は、本発明の赤外吸収熱伝導部材の好ましい使用形態の一つを示す概略断面図である。図１においては、本発明の赤外吸収熱伝導部材１００はカーボンナノチューブ集合体１０からなっており、該赤外吸収熱伝導部材１００が放熱筐体１０００に固定されている。カーボンナノチューブ集合体１０は、複数層を有するカーボンナノチューブ２の複数が長さ方向に配向している。カーボンナノチューブ集合体１０においては、複数のカーボンナノチューブ２は、互いにファンデルワールス力が作用しあうことによって、カーボンナノチューブ集合体１０として存在できる。カーボンナノチューブ２は長さ方向に配向しており、好ましくは、放熱筐体１０００に対して略垂直方向に配向している。

図２（各構成部分を明示するために縮尺は正確に記載されていない）は、本発明の赤外吸収熱伝導部材の好ましい使用形態の別の一つを示す概略断面図である。図２においては、本発明の赤外吸収熱伝導部材１００は、カーボンナノチューブ集合体１０と基材２０からなっており、該赤外吸収熱伝導部材１００の基材２０側が放熱筐体１０００に固定されている。カーボンナノチューブ２の片端２ａは、基材２０に固定されている。カーボンナノチューブ２は長さ方向に配向しており、好ましくは、基材２０に対して略垂直方向に配向している。なお、上記基材２０としては、任意の適切な基材を採用し得るが、好ましくは、平滑性を有し、高温耐熱性を有する基材が挙げられ、例えば、石英ガラス、シリコン（シリコンウエハなど）、アルミニウムなどの金属板、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。

図３（各構成部分を明示するために縮尺は正確に記載されていない）は、本発明の赤外吸収熱伝導部材の好ましい使用形態のさらに別の一つを示す概略断面図である。図３においては、本発明の赤外吸収熱伝導部材１００は、カーボンナノチューブ集合体１０と基材２０と熱伝導性樹脂層３０からなっており、該赤外吸収熱伝導部材１００の熱伝導性樹脂層３０側が放熱筐体１０００に固定されている。カーボンナノチューブ２の片端２ａは、基材２０に固定されている。カーボンナノチューブ２は長さ方向に配向しており、好ましくは、基材２０に対して略垂直方向に配向している。なお、上記熱伝導性樹脂層３０としては、任意の適切な熱伝導性樹脂からなる層を採用し得るが、好ましくは、例えば、特開２０１１−８２４号公報に記載の熱伝導性ポリイミド成形体などが挙げられる。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体が、複数層を有するカーボンナノチューブの複数が長さ方向に配向した構造を有することにより、高い熱伝導率と高い赤外線吸収率を有し、高温での高い耐久性と高い耐油性をも兼ね備えた、新規な赤外吸収熱伝導部材を提供することが可能となる。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブの形状としては、その横断面が任意の適切な形状を有していればよい。例えば、その横断面として、略円形、楕円形、ｎ角形（ｎは３以上の整数）等が挙げられる。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブの比表面積、密度は、任意の適切な値に設定され得る。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブの長さとしては、本発明の効果を損なわない限り、任意の適切な長さを採用し得る。このような長さとしては、好ましくは３００μｍ以上であり、より好ましくは３００〜１００００μｍであり、さらに好ましくは３００〜５０００μｍであり、特に好ましくは３００〜２０００μｍであり、最も好ましくは３００〜１０００μｍである。本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブの長さが３００μｍ未満の場合、熱伝導性に劣ったり、赤外線吸収率が低かったり、高温での耐久性や耐油性に劣ったりするおそれがある。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体の端部の、２５℃における対ガラスせん断接着力は、好ましくは１５Ｎ／ｃｍ^２以上であり、より好ましくは１５〜２００Ｎ／ｃｍ^２であり、さらに好ましくは２０〜２００Ｎ／ｃｍ^２であり、特に好ましくは２５〜２００Ｎ／ｃｍ^２であり、最も好ましくは３０〜２００Ｎ／ｃｍ^２である。上記対ガラスせん断接着力が１５Ｎ／ｃｍ^２以上であれば、本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体は、表面において十分な接着力を発現できる。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体をポリプロピレン樹脂（厚み２５μｍ）に圧着（５ｋｇのシリンダーローラを一往復）した積層体を、剥離速度５０ｍｍ／分で剥離した場合、剥離角度（本発明の赤外吸収熱伝導部材とポリプロピレン樹脂とのなす角度）が１５°以上において、接着強さが、好ましくは１Ｎ／１０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．０１〜１Ｎ／１０ｍｍである。上記接着強さが１Ｎ／１０ｍｍ以下であれば、本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体を任意の適切な部材に接着する際のリワーク性に優れる（糊残りが無く容易に剥がして再接着できる）。

本発明の赤外吸収熱伝導部材は高い赤外線吸収率を有する。本発明の赤外吸収熱伝導部材の赤外線吸収率は０．８以上であり、好ましくは０．８５以上であり、より好ましくは０．９以上である。本発明の赤外吸収熱伝導部材の赤外線吸収率の上限値は、高ければ高いほどよい。

本発明の赤外吸収熱伝導部材は高い熱伝導率を有する。本発明の赤外吸収熱伝導部材の厚さ方向の熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ以上であり、好ましくは３Ｗ／ｍＫ以上であり、より好ましくは５Ｗ／ｍＫ以上であり、さらに好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上である。本発明の赤外吸収熱伝導部材の厚さ方向の熱伝導率の上限値は、高ければ高いほどよい。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態の一つ（以下、第１の好ましい実施形態と称することがある）は、複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の分布幅が１０層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が２５％以下である。

上記複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の分布幅は、より好ましくは１０〜３０層であり、さらに好ましくは１０〜２５層であり、特に好ましくは１０〜２０層である。

上記複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の「分布幅」とは、複数層を有するカーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数との差をいう。

本発明において、カーボンナノチューブの層数、層数分布は、任意の適切な装置によって測定すれば良い。好ましくは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。例えば、カーボンナノチューブ集合体から少なくとも１０本、好ましくは２０本以上のカーボンナノチューブをＳＥＭあるいはＴＥＭによって測定し、層数および層数分布を評価すれば良い。

上記最大層数は、好ましくは５〜３０層であり、より好ましくは１０〜３０層であり、さらに好ましくは１５〜３０層であり、特に好ましくは１５〜２５層である。上記最小層数は、好ましくは１〜１０層であり、より好ましくは１〜５層である。

上記層数分布の最頻値の相対頻度は、より好ましくは１〜２５％であり、さらに好ましくは５〜２５％であり、特に好ましくは１０〜２５％であり、最も好ましくは１５〜２５％である。

上記層数分布の最頻値は、層数２層から層数１０層に存在することが好ましく、より好ましくは層数３層から層数１０層に存在する。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体の第１の好ましい実施形態において、複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の分布幅が上記範囲内にあり、層数分布の最頻値の相対頻度が上記範囲内にあり、好ましくはカーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数が上記範囲内にあり、好ましくは層数分布の最頻値が上記範囲内にあることにより、高い熱伝導率と高い赤外線吸収率を有し、高温での高い耐久性と高い耐油性をも兼ね備えた、新規な赤外吸収熱伝導部材を提供することが可能となり、また、本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体の表面において十分な接着力を発現でき、さらに、本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体を任意の適切な部材に接着する際のリワーク性に優れる。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態の別の一つ（以下、第２の好ましい実施形態と称することがある）は、複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の最頻値が層数２０層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が３０％以上である。

上記複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の分布幅は、好ましくは９層以下であり、より好ましくは１〜９層であり、さらに好ましくは２〜８層であり、特に好ましくは３〜８層である。

上記最大層数は、好ましくは１〜２０層であり、より好ましくは２〜１５層であり、さらに好ましくは３〜１０層である。上記最小層数は、好ましくは１〜１０層であり、より好ましくは１〜５層である。

上記層数分布の最頻値の相対頻度は、好ましくは３０〜１００％であり、より好ましくは３０〜９０％であり、さらに好ましくは３０〜８０％であり、特に好ましくは３０〜７０％である。

上記層数分布の最頻値は、好ましくは層数１０層以下であり、より好ましくは層数１層から層数１０層であり、さらに好ましくは層数２層から層数８層である。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体の第２の好ましい実施形態においては、カーボンナノチューブの長さとしては、好ましくは５００μｍ以上であり、より好ましくは５００〜１００００μｍであり、さらに好ましくは５００〜５０００μｍであり、特に好ましくは５００〜２０００μｍであり、最も好ましくは５００〜１０００μｍである。

本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体の第２の好ましい実施形態において、複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の最頻値が上記範囲内にあり、層数分布の最頻値の相対頻度が上記範囲内にあり、好ましくは層数分布の分布幅が上記範囲内にあり、好ましくはカーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数が上記範囲内にあり、好ましくはカーボンナノチューブの長さが上記範囲内にあることにより、高い熱伝導率と高い赤外線吸収率を有し、高温での高い耐久性と高い耐油性をも兼ね備えた、新規な赤外吸収熱伝導部材を提供することが可能となり、また、本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体の表面において十分な接着力を発現でき、さらに、本発明の赤外吸収熱伝導部材におけるカーボンナノチューブ集合体を任意の適切な部材に接着する際のリワーク性に優れる。

〔赤外吸収熱伝導部材の製造方法〕
本発明の赤外吸収熱伝導部材の製造方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、任意の適切な基材上にカーボンナノチューブ集合体を形成させることにより、図２に示す赤外吸収熱伝導部材とすることができ、さらに該基材のカーボンナノチューブ集合体の反対側に熱伝導性樹脂層を設けることで、図３に示す赤外吸収熱伝導部材とすることができる。また、図２に示す赤外吸収熱伝導部材を得た後に、任意の適切な方法によって基材を除去することで、図１に示す赤外吸収熱伝導部材とすることができる。

カーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、任意の適切な方法を採用され得る。カーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、例えば、平滑な基材の上に触媒層を構成し、熱、プラズマなどにより触媒を活性化させた状態で炭素源を充填し、カーボンナノチューブを成長させる、化学蒸着気相法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）によって、基材からほぼ垂直に配向したカーボンナノチューブ集合体を製造する方法が挙げられる。この場合、基材を取り除けば、長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体が得られる。カーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、好ましくは、基材の表面にＡｌ膜を蒸着後に空気中で７００℃以上の温度で加熱してＡｌ_２Ｏ_３膜を形成し、該Ａｌ_２Ｏ_３膜上に触媒層を形成し、化学蒸着気相法によって該触媒層上にカーボンナノチューブを成長させて製造する方法が挙げられる。

上記基材としては、任意の適切な基材を採用し得る。このような基材の材料としては、例えば、平滑性を有し、カーボンナノチューブの製造に耐え得る高温耐熱性を有する材料が挙げられる。このような材料としては、例えば、石英ガラス、シリコン（シリコンウエハなど）、アルミニウムなどの金属板、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。

カーボンナノチューブ集合体を製造する際に用い得る装置としては、任意の適切な装置を採用し得る。例えば、熱ＣＶＤ装置としては、図４に示すような、筒型の反応容器を抵抗加熱式の電気管状炉で囲んで構成されたホットウォール型などが挙げられる。その場合、反応容器としては、例えば、耐熱性の石英管などが好ましく用いられる。

Ａｌ_２Ｏ_３膜の形成方法としては、基材の表面にＡｌ_２Ｏ_３膜をスパッタして形成する。

Ａｌ_２Ｏ_３膜の膜厚は、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは０．０１〜３０ｎｍ、さらに好ましくは０．１〜２０ｎｍ、特に好ましくは１〜１５ｎｍである。

Ａｌ_２Ｏ_３膜の膜厚を上記範囲内とすることによって、Ａｌ_２Ｏ_３膜上に触媒の微粒子が均一に形成されて均一な触媒層となるため、得られるカーボンナノチューブ集合体における、複数のカーボンナノチューブと基材との密着力を、より十分に発現することができる。

Ａｌ_２Ｏ_３膜上に触媒層を形成する方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、金属触媒をＥＢ（電子ビーム）、スパッタなどにより蒸着する方法、金属触媒微粒子の懸濁液を基板上に塗布する方法などが挙げられる。

カーボンナノチューブ集合体を製造する際において用い得る触媒（触媒層の材料）としては、任意の適切な触媒を用い得る。例えば、鉄、コバルト、ニッケル、金、白金、銀、銅などの金属触媒が挙げられる。

触媒層の厚みは、好ましくは０．０１〜２０ｎｍ、より好ましくは０．１〜１０ｎｍ、さらに好ましくは０．１〜５ｎｍ、特に好ましくは１〜３ｎｍである。触媒層の厚みが上記範囲内にあることによって、複数のカーボンナノチューブと基材との密着力を、より十分に発現することができる。

カーボンナノチューブ集合体を製造する際において用い得る、カーボンナノチューブの原料となる炭素源としては、任意の適切な炭素源を用い得る。例えば、メタン、エチレン、アセチレン、ベンゼンなどの炭化水素；メタノール、エタノールなどのアルコール；などが挙げられる。

カーボンナノチューブ集合体の製造における製造温度としては、任意の適切な温度を採用し得る。たとえば、本発明の効果を十分に発現し得る触媒粒子を形成させるため、好ましくは４００〜１０００℃、より好ましくは５００〜９００℃、さらに好ましくは６００〜８００℃である。

基材の厚みは、目的に応じて、任意の適切な値に設定され得る。例えば、シリコン基板の場合は、好ましくは１００〜１００００μｍ、より好ましくは１００〜５０００μｍ、さらに好ましくは１００〜２０００μｍである。例えば、ポリプロピレン基板の場合は、好ましくは１〜１０００μｍ、より好ましくは１〜５００μｍ、さらに好ましくは５〜１００μｍである。

基材の表面は、隣接する層との密着性、保持性などを高めるために、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理などの化学的または物理的処理、下塗剤（例えば、上記粘着性物質）によるコーティング処理が施されていてもよい。

基材は単層であっても良いし、多層体であっても良い。

本発明の赤外吸収熱伝導部材が、基材上にカーボンナノチューブ集合体が固定された形態の場合、カーボンナノチューブ集合体の製造に使用した基材をそのまま本発明の赤外吸収熱伝導部材における基材として用いてもよいし、基材に接着層を設けてカーボンナノチューブ集合体を固定してもよい。また、基材が熱硬化性樹脂の場合は、熱硬化前の状態でカーボンナノチューブ集合体の一端を基材表面に圧着させた後、硬化処理を行うことによって、基材上にカーボンナノチューブ集合体を固定してもよい。また、基材が熱可塑性樹脂や金属などの場合は、溶融した状態でカーボンナノチューブ集合体の一端を基材表面に圧着させた後、室温まで冷却することによって、基材上にカーボンナノチューブ集合体を固定してもよい。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜厚さ方向の熱伝導率＞
熱伝導率は下記に従って求めた。
熱伝導率＝熱拡散係数×比熱×密度
熱拡散係数：ＸｅフラッシュアナライザーＬＦＡ４４７Ｎａｎｏｆｌａｓｈ（ＮＥＴＺＳＣＨＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製）によって測定した。
比熱：ＤＳＣ（ＳＩＩナノテクノロジー社製）にて１０℃／ｍｉｎ昇温によって測定した。
比重：ブタノール浸漬法によって測定した。

＜赤外線吸収率＞
赤外線吸収率は下記に従って求めた。
方法：フーリエ変換赤外分光法
入射角：１０°
分解能：４ｃｍ^−１
積算回数：５１２回
温度：室温（２５℃）
測定領域：２〜１４μｍ
計算：光が試料面に入射すると反射・透過・吸収が生じる。反射率と透過率と吸収率（放射率）の和は１となるため、赤外透過スペクトルと赤外反射スペクトルを測定し、各波数における吸収率（放射率）を算出した。理想黒体の放射エネルギー強度と試料の放射率の積は試料の放射エネルギー強度と表せるため、放射率から試料の放射エネルギー強度を算出した。黒体放射エネルギー強度と試料の放射エネルギー強度を２〜１４μｍの範囲でそれぞれ積分し、理想黒体の放射エネルギーの積分値に対する試料の放射エネルギーの積分値の比を試料の放射率とした。

＜密閉空間加熱評価＞
図５に示すように、アルミで構成された筐体のヒーターに向かい合う面に赤外吸収熱伝導部材あるいは柱状構造物を６０ｍｍ×６０ｍｍで積層して固定し、セラミックヒーターの出力を２０Ｗで一定とし、１６時間後の密閉空間の温度を測定した。
この条件で密閉空間の温度を評価したところ、アルミ筐体内の温度は１７３℃あった。この温度を基準として、赤外吸収熱伝導部材あるいは柱状構造物の効果を、積層した状態で測定した温度との割合として評価した。

＜ＡＴＦ浸漬試験＞
試験対象物をアルミに積層した状態で、１５０℃のＡＴＦに３日間浸漬させ、試験対象物がアルミから剥がれるかどうかを確認した。
○：剥がれない。
×：剥がれる。

［実施例１］
シリコン基板（エレクトロニクスエンド製、厚み５２５μｍ）上に、真空蒸着装置（ＪＥＯＬ製、ＪＥＥ−４ＸＶａｃｕｕｍＥｖａｐｏｒａｔｏｒ）により、Ａｌ薄膜（厚み１０ｎｍ）を形成した後、４５０℃で１時間酸化処理を施した。このようにして、シリコン基板上にＡｌ_２Ｏ_３膜を形成した。このＡｌ_２Ｏ_３膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてさらにＦｅ薄膜（厚み１ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した。
次に、触媒層付シリコン基板をカットして、３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで３５分間で段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて１０分間放置後、温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、３０分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、赤外吸収熱伝導部材（１）を得た。
得られた赤外吸収熱伝導部材（１）におけるカーボンナノチューブの長さは５８９μｍであった。
得られた赤外吸収熱伝導部材（１）におけるカーボンナノチューブの層数分布の最頻値は層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６０％であった。
得られた赤外吸収熱伝導部材（１）の赤外線吸収率は０．９９５、厚さ方向の熱伝導率は６．４Ｗ／ｍＫであった。
得られた赤外吸収熱伝導部材（１）を密閉空間加熱評価に供したところ、アルミ筐体内の温度は１５９．３℃であり、密閉空間内の温度は、赤外吸収熱伝導部材（１）を積層する前の状態に比べて７．９％低下した。
さらに、赤外吸収熱伝導部材（１）をアルミに積層した状態で、１５０℃のＡＴＦに３日間浸漬させたところ、剥離の様子は認められなかった。
結果を表１にまとめた。

［実施例２］
シリコン基板（熱酸化膜付ウエハ、ＫＳＴ製、１０００μｍ）上に、真空蒸着装置（ＪＥＯＬ製、ＪＥＥ−４ＸＶａｃｕｕｍＥｖａｐｏｒａｔｏｒ）により、Ａｌ薄膜（厚み１０ｎｍ）を形成した後、４５０℃で１時間酸化処理を施した。このようにして、シリコン基板上にＡｌ_２Ｏ_３膜を形成した。このＡｌ_２Ｏ_３膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてさらにＦｅ薄膜（厚み２ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した。
次に、触媒層付シリコン基板をカットして、３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで３５分間で段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて１０分間放置後、温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、３０分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、赤外吸収熱伝導部材（２）を得た。
得られた赤外吸収熱伝導部材（２）におけるカーボンナノチューブの長さは６３８μｍであった。
得られた赤外吸収熱伝導部材（２）におけるカーボンナノチューブの層数分布の分布幅が４〜２０層であり、該層数分布の最頻値が４層と８層に存在し、該層数分布の最頻値の相対頻度がいずれも２０％以下であった。
得られた赤外吸収熱伝導部材（２）の赤外線吸収率は０．９９１、厚さ方向の熱伝導率は１０．１Ｗ／ｍＫであった。
得られた赤外吸収熱伝導部材（２）を密閉空間加熱評価に供したところ、アルミ筐体内の温度は１５７．４℃であり、密閉空間内の温度は、赤外吸収熱伝導部材（２）を積層する前の状態に比べて９．０％低下した。
さらに、赤外吸収熱伝導部材（２）をアルミに積層した状態で、１５０℃のＡＴＦに３日間浸漬させたところ、剥離の様子は認められなかった。
結果を表１にまとめた。

［実施例３］
Ａｌ_２Ｏ_３膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み４ｎｍ）を蒸着させた以外は、実施例１と同様に行い、赤外吸収熱伝導部材（３）を得た。
得られた赤外吸収熱伝導部材（３）におけるカーボンナノチューブの長さは６３７μｍであった。
得られた赤外吸収熱伝導部材（３）におけるカーボンナノチューブの層数分布の最頻値は層数１５層に存在し、該最頻値の相対頻度が５２％であった。
得られた赤外吸収熱伝導部材（３）の赤外線吸収率は０．９９０、厚さ方向の熱伝導率は３．２Ｗ／ｍＫであった。
得られた赤外吸収熱伝導部材（３）を密閉空間加熱評価に供したところ、アルミ筐体内の温度は１６４．０℃であり、密閉空間内の温度は、赤外吸収熱伝導部材（３）を積層する前の状態に比べて５．２％低下した。
さらに、赤外吸収熱伝導部材（３）をアルミに積層した状態で、１５０℃のＡＴＦに３日間浸漬させたところ、剥離の様子は認められなかった。

［比較例１］
ポリイミドワニス（日立化成デュポンマイクロシステムズ株式会社製、製品番号：Ｐ２６１１）をスピンコートによりシリコンウエハ上に塗布した。塗布されたポリイミドワニスにポリカーボネート製フィルター（ミリポア社製、孔径：２μｍ）をかぶせて、フィルターの孔にポリイミドワニスを充填した。次いで、そのフィルターを、乾燥機中、１５０℃で３０分間加熱し、さらに２７５℃で３０分間加熱して、ポリイミドワニスを乾燥および硬化することにより、フィルターの孔中に柱状構造部を形成した。次いで、フィルターを塩化メチレンに１０分間浸漬することにより、基材から除去した。これにより、直径が２．０ｎｍ、高さが２０μｍの柱状構造物（Ｃ１）を得た。
得られた柱状構造物（Ｃ１）の赤外線吸収率は０．５５０、厚さ方向の熱伝導率は０．３Ｗ／ｍＫであった。
得られた柱状構造物（Ｃ１）を密閉空間加熱評価に供したところ、アルミ筐体内の温度は１７０．４℃であり、密閉空間内の温度は、柱状構造物（Ｃ１）を積層する前の状態に比べて１．５％低下した。
さらに、柱状構造物（Ｃ１）をアルミに積層した状態で、１５０℃のＡＴＦに３日間浸漬させたところ、アルミから剥離していた。

［比較例２］
孔径１．２μｍのポリカーボネート製フィルター（ミリポア社製、孔径：１．２μｍ）を用いた以外は、比較例１と同様に行い、直径が１．２ｎｍ、高さが２０μｍの柱状構造物（Ｃ２）を得た。
得られた柱状構造物（Ｃ２）の赤外線吸収率は０．４９０、厚さ方向の熱伝導率は０．４Ｗ／ｍＫであった。
得られた柱状構造物（Ｃ２）を密閉空間加熱評価に供したところ、アルミ筐体内の温度は１６９．４℃であり、密閉空間内の温度は、柱状構造物（Ｃ２）を積層する前の状態に比べて２．１％低下した。
さらに、柱状構造物（Ｃ２）をアルミに積層した状態で、１５０℃のＡＴＦに３日間浸漬させたところ、アルミから剥離していた。

表１に示すように、本発明の赤外吸収熱伝導部材は、高い熱伝導率と高い赤外線吸収率を有し、高温での高い耐久性と高い耐油性をも兼ね備えていることが判る。

本発明の赤外吸収熱伝導部材は、高い熱伝導率と高い赤外線吸収率を有し、高温での高い耐久性と高い耐油性をも兼ね備えているので、エンジンなど発熱する動力部などの内部の密閉空間内の温度を下げる用途などに利用し得る。

２カーボンナノチューブ
２ａカーボンナノチューブの片端
１０カーボンナノチューブ集合体
２０基材
３０熱伝導性樹脂層
１００赤外吸収熱伝導部材
１０００放熱筐体
２００１アルミ筐体
２００２評価試料
２００３熱電対
２００４発熱体
２００５断熱材

Claims

複数層を有するカーボンナノチューブの複数が長さ方向に配向したカーボンナノチューブ集合体を含み、
赤外線吸収率が０．８以上であり、
厚さ方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上である、
赤外吸収熱伝導部材。
前記複数層を有するカーボンナノチューブの長さが３００μｍ以上である、請求項１に記載の赤外吸収熱伝導部材。
前記複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の分布幅が１０層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が２５％以下である、請求項１または２に記載の赤外吸収熱伝導部材。
前記層数分布の最頻値が、層数２層から層数１０層の範囲に存在する、請求項３に記載の赤外吸収熱伝導部材。
前記複数層を有するカーボンナノチューブの層数分布の最頻値が層数２０層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が３０％以上である、請求項１または２に記載の赤外吸収熱伝導部材。
前記層数分布の最頻値が層数１０層以下に存在する、請求項５に記載の赤外吸収熱伝導部材。
基材を含み、前記カーボンナノチューブ集合体の片端が該基材に固定されている、請求項１から６までのいずれかに記載の赤外吸収熱伝導部材。
前記赤外吸収熱伝導部材をアルミニウム部材に積層した状態で１５０℃のＡＴＦに３日間浸漬させるＡＴＦ浸漬試験において、試験後に該赤外吸収熱伝導部材の剥離が観察されない、請求項１から７までのいずれかに記載の赤外吸収熱伝導部材。