JP5714928B2 - Fibrous columnar structure aggregate and heat dissipation member - Google Patents
Fibrous columnar structure aggregate and heat dissipation member Download PDFInfo
- Publication number
- JP5714928B2 JP5714928B2 JP2011026082A JP2011026082A JP5714928B2 JP 5714928 B2 JP5714928 B2 JP 5714928B2 JP 2011026082 A JP2011026082 A JP 2011026082A JP 2011026082 A JP2011026082 A JP 2011026082A JP 5714928 B2 JP5714928 B2 JP 5714928B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- columnar structure
- fibrous columnar
- structure aggregate
- aggregate
- fibrous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、繊維状柱状構造体集合体および放熱部材に関する。より詳細には、本発明は、高いせん断接着力と高い熱伝導率を有する繊維状柱状構造体集合体および放熱部材に関する。 The present invention relates to a fibrous columnar structure aggregate and a heat dissipation member. More specifically, the present invention relates to a fibrous columnar structure aggregate and a heat radiating member having high shear adhesive strength and high thermal conductivity.
産業用途において、種々の特性を持つ粘着剤が使われている。しかし、そのほとんどの材料は、柔軟にバルク設計された粘弾性体である。粘弾性体からなる粘着剤は、そのモジュラスの低さから、被着体にぬれて馴染み、接着力を発現する。 In industrial applications, adhesives with various properties are used. However, most of the materials are viscoelastic bodies that are flexibly designed in bulk. A pressure-sensitive adhesive made of a viscoelastic body is wet with and adheres to the adherend due to its low modulus and develops adhesive strength.
一方、新規な粘着剤として、微細な直径を有する柱状の繊維構造体が接着特性を示すことが知られている。ミクロオーダー、ナノオーダーの直径を有するため、被着体の表面凹凸に追従し、ファンデルワールス力によって接着力を発現することが明らかになっている。 On the other hand, as a novel pressure-sensitive adhesive, it is known that a columnar fiber structure having a fine diameter exhibits adhesive properties. Since it has a micro-order and nano-order diameter, it has been revealed that it adheres to the surface irregularities of the adherend and develops an adhesive force by van der Waals force.
最近、繊維状柱状構造体としたカーボンナノチューブが粘着特性を示すことが報告されている（特許文献１および特許文献２参照）。カーボンナノチューブは、その直径がナノサイズであるため、被着体の表面凹凸に追従し、ファンデルワールス力によって接着力を発揮することが明らかとなっている。
Recently, it has been reported that carbon nanotubes having a fibrous columnar structure exhibit adhesive properties (see
粘着特性を示すカーボンナノチューブとしては、Ｓｉ基板上にて化学気相成長法（ＣＶＤ法）により成長させたカーボンナノチューブが挙げられる。 Examples of carbon nanotubes exhibiting adhesive properties include carbon nanotubes grown on a Si substrate by chemical vapor deposition (CVD).
特許文献１の記載によれば、カーボンナノチューブの繊維一本での接着力は高く、単位面積当たりの接着力に換算すると汎用の粘着剤と同等の接着力が得られている。しかし、特許文献２の記載によれば、汎用の粘着剤と同様の評価を行うために１ｃｍ２程度の接着面積にて接着性評価を行った場合、そのせん断接着力は低く、汎用の粘着剤に比べて微弱な接着力しか示さないという問題がある。
According to the description of
また、カーボンナノチューブ自体は、ダイヤモンドと同等の高い熱伝導率を有するといわれている。このため、繊維状柱状構造体としたカーボンナノチューブにおいても、高い熱伝導率の発現が期待される。しかし、従来の繊維状柱状構造体としたカーボンナノチューブは高い熱伝導率を示さず、例えば、接着性を有する放熱部材に適用することが難しいという問題がある。 The carbon nanotube itself is said to have a high thermal conductivity equivalent to that of diamond. For this reason, high thermal conductivity is expected even in carbon nanotubes having a fibrous columnar structure. However, conventional carbon nanotubes having a fibrous columnar structure do not exhibit high thermal conductivity, and there is a problem that it is difficult to apply to, for example, a heat radiating member having adhesiveness.
本発明の課題は、高いせん断接着力と高い熱伝導率を有する繊維状柱状構造体集合体を提供することにある。 The subject of this invention is providing the fibrous columnar structure aggregate | assembly which has high shear adhesive force and high heat conductivity.
さらに、このような繊維状柱状構造体集合体を用いた放熱部材を提供することにある。 Furthermore, it is providing the heat radiating member using such a fibrous columnar structure aggregate.
本発明の繊維状柱状構造体集合体は、
複数の繊維状柱状構造体を備える繊維状柱状構造体集合体であって、
該繊維状柱状構造体の表面に、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導材料から形成される表面コート層を有し、
該表面コート層の厚みが２ｎｍ以上である。
The fibrous columnar structure aggregate of the present invention is
A fibrous columnar structure aggregate comprising a plurality of fibrous columnar structures,
The surface of the fibrous columnar structure has a surface coat layer formed from a heat conductive material having a thermal conductivity of 20 W / mK or more,
The thickness of the surface coat layer is 2 nm or more.
好ましい実施形態においては、上記熱伝導材料が、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、ＢＮ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｐｂ、およびこれらの合金から選ばれる少なくとも１種を含む。 In a preferred embodiment, the thermally conductive material includes at least one selected from Ag, Cu, Au, Al, BN, Mo, Cr, Ni, Fe, Pt, Si, Co, Pb, and alloys thereof. .
好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体の高さが１００μｍ以上である。 In preferable embodiment, the height of the said fibrous columnar structure is 100 micrometers or more.
好ましい実施形態においては、上記前記繊維状柱状構造体の金表面に対するせん断接着力が１０Ｎ／ｃｍ２以上である。 In preferable embodiment, the shear adhesive force with respect to the gold | metal surface of the said fibrous columnar structure is 10 N / cm < 2 > or more.
好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体が長さ方向に配向している。 In a preferred embodiment, the fibrous columnar structure is oriented in the length direction.
好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである。 In a preferred embodiment, the fibrous columnar structure is a carbon nanotube.
好ましい実施形態においては、本発明の繊維状柱状構造体集合体は、基材をさらに備え、上記繊維状柱状構造体の片端が該基材に固定されている。 In a preferred embodiment, the fibrous columnar structure aggregate of the present invention further includes a substrate, and one end of the fibrous columnar structure is fixed to the substrate.
本発明の別の実施形態においては、放熱部材を提供する。本発明の放熱部材は、本発明の繊維状柱状構造体集合体を含む。 In another embodiment of the present invention, a heat dissipation member is provided. The heat dissipation member of the present invention includes the fibrous columnar structure aggregate of the present invention.
本発明によれば、高いせん断接着力と高い熱伝導率を有する繊維状柱状構造体集合体を提供することができる。さらに、このような繊維状柱状構造体集合体を用いた放熱部材を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fibrous columnar structure aggregate | assembly which has high shear adhesive force and high heat conductivity can be provided. Furthermore, the heat radiating member using such a fibrous columnar structure aggregate can be provided.
このような効果は、複数の繊維状柱状構造体を備える繊維状柱状構造体集合体において、該繊維状柱状構造体の表面に、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導材料から形成される表面コート層を設け、該表面コート層の厚みを２ｎｍ以上とすることによって発現され得る。 Such an effect is formed in a fibrous columnar structure aggregate including a plurality of fibrous columnar structures, on the surface of the fibrous columnar structure, from a heat conductive material having a thermal conductivity of 20 W / mK or more. The surface coat layer may be provided, and the thickness of the surface coat layer may be 2 nm or more.
≪繊維状柱状構造体集合体≫
図１は、本発明の好ましい実施形態における繊維状柱状構造体集合体の概略断面図（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）を示す。
≪Fiber-like columnar structure aggregate≫
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a fibrous columnar structure aggregate according to a preferred embodiment of the present invention (the scale is not accurately described to clearly show each component).
繊維状柱状構造体集合体１０は、基材１と、複数の繊維状柱状構造体２を備える。繊維状柱状構造体の片端２ａは、基材１に固定されている。
The fibrous
繊維状柱状構造体２は、長さ方向Ｌに配向している。繊維状柱状構造体２は、好ましくは、基材１に対して略垂直方向に配向している。
The fibrous
繊維状柱状構造体２は、その表面に、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導材料から形成される表面コート層３を有する。
The fibrous
なお、図１に示す例とは異なり、繊維状柱状構造体集合体が基材を備えない場合であっても、複数の繊維状柱状構造体は互いにファンデルワールス力によって集合体として存在し得るので、本発明の繊維状柱状構造体集合体は、基材を備えない集合体であっても良い。 Unlike the example shown in FIG. 1, even when the fibrous columnar structure aggregate does not include a base material, the plurality of fibrous columnar structures can exist as aggregates due to van der Waals forces. Therefore, the fibrous columnar structure aggregate of the present invention may be an aggregate that does not include a substrate.
本発明の繊維状柱状構造体集合体は、複数の繊維状柱状構造体を備える繊維状柱状構造体集合体であって、該繊維状柱状構造体の表面に、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導材料から形成される表面コート層を有する。 The fibrous columnar structure aggregate of the present invention is a fibrous columnar structure aggregate comprising a plurality of fibrous columnar structures, and has a thermal conductivity of 20 W / mK or more on the surface of the fibrous columnar structure. A surface coat layer formed from a thermally conductive material.
繊維状柱状構造体の材料としては、任意の適切な材料を採用し得る。例えば、アルミ、鉄などの金属；シリコンなどの無機材料；カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブなどのカーボン材料；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の高モジュラスの樹脂；などが挙げられる。樹脂の具体例としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドなどが挙げられる。樹脂の分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成しうる範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。 Any appropriate material can be adopted as the material of the fibrous columnar structure. Examples thereof include metals such as aluminum and iron; inorganic materials such as silicon; carbon materials such as carbon nanofibers and carbon nanotubes; and high modulus resins such as engineering plastics and super engineering plastics. Specific examples of the resin include polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, acetyl cellulose, polycarbonate, polyimide, polyamide, and the like. Any appropriate physical properties can be adopted as the physical properties such as the molecular weight of the resin as long as the object of the present invention can be achieved.
繊維状柱状構造体の直径は、好ましくは０．３ｎｍ〜２０００ｎｍであり、より好ましくは１ｎｍ〜１０００ｎｍであり、さらに好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍである。繊維状柱状構造体の直径が上記範囲内に収まることにより、該繊維状柱状構造体の表面に適度な厚みの表面コート層を適切に設けることができ、高いせん断接着力を有する繊維状柱状構造体集合体を提供することができる。 The diameter of the fibrous columnar structure is preferably 0.3 nm to 2000 nm, more preferably 1 nm to 1000 nm, and still more preferably 2 nm to 500 nm. When the diameter of the fibrous columnar structure falls within the above range, a surface coat layer having an appropriate thickness can be appropriately provided on the surface of the fibrous columnar structure, and the fibrous columnar structure having high shear adhesive strength A body assembly can be provided.
繊維状柱状構造体のアスペクト比は、好ましくは１０以上であり、より好ましくは１００以上であり、さらに好ましくは１０００以上である。繊維状柱状構造体のアスペクト比の上限は、本発明の効果を発現する上では大きければ大きいほど良いが、現実的に製造することを勘案すれば、好ましくは１０００００００以下であり、より好ましくは１００００００以下である。繊維状柱状構造体のアスペクト比が上記範囲内に収まることにより、該繊維状柱状構造体の表面に適度な厚みの表面コート層を適切に設けることができ、高いせん断接着力を有する繊維状柱状構造体集合体を提供することができる。 The aspect ratio of the fibrous columnar structure is preferably 10 or more, more preferably 100 or more, and still more preferably 1000 or more. The upper limit of the aspect ratio of the fibrous columnar structure is preferably as large as possible to achieve the effects of the present invention, but is preferably 10000000 or less, more preferably 1000000 in view of practical production. It is as follows. When the aspect ratio of the fibrous columnar structure falls within the above range, a surface coat layer having an appropriate thickness can be appropriately provided on the surface of the fibrous columnar structure, and the fibrous columnar shape having high shear adhesive strength. A structure assembly can be provided.
繊維状柱状構造体の高さは、好ましくは１００μｍ以上であり、より好ましくは１００μｍ〜１０００００μｍであり、さらに好ましくは２００μｍ〜１００００μｍであり、特に好ましくは３００μｍ〜１０００μｍである。繊維状柱状構造体の長さが上記範囲内に収まることにより、該繊維状柱状構造体の表面に適度な厚みの表面コート層を適切に設けることができ、高いせん断接着力を有する繊維状柱状構造体集合体を提供することができる。 The height of the fibrous columnar structure is preferably 100 μm or more, more preferably 100 μm to 100,000 μm, still more preferably 200 μm to 10,000 μm, and particularly preferably 300 μm to 1000 μm. When the length of the fibrous columnar structure falls within the above range, a surface coat layer having an appropriate thickness can be appropriately provided on the surface of the fibrous columnar structure, and the fibrous columnar shape having a high shear adhesive force. A structure assembly can be provided.
繊維状柱状構造体の比表面積、密度は、任意の適切な値に設定され得る。 The specific surface area and density of the fibrous columnar structure can be set to any appropriate value.
繊維状柱状構造体の形状としては、その横断面が任意の適切な形状を有していれば良い。例えば、その横断面が、略円形、楕円形、ｎ角形（ｎは３以上の整数）等が挙げられる。また、上記繊維状柱状構造体は、中空であっても良いし、充填材料であっても良い。 As the shape of the fibrous columnar structure, it is sufficient that the cross section thereof has any appropriate shape. For example, the cross section may be substantially circular, elliptical, n-gonal (n is an integer of 3 or more), and the like. The fibrous columnar structure may be hollow or may be a filling material.
表面コート層の厚みは２ｎｍ以上であり、好ましくは２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、より好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。表面コート層の厚みが上記範囲内に収まることにより、均一な表面コート層を設けることができるとともに、繊維状柱状構造体同士の融着を防止することができ、高いせん断接着力および高い熱伝導率を有する繊維状柱状構造体集合体を提供することができる。 The thickness of the surface coat layer is 2 nm or more, preferably 2 nm to 1000 nm, more preferably 2 nm to 500 nm, and further preferably 5 nm to 100 nm. When the thickness of the surface coat layer falls within the above range, a uniform surface coat layer can be provided, and fusion between the fibrous columnar structures can be prevented, and high shear adhesion and high heat conduction can be achieved. A fibrous columnar structure aggregate having a rate can be provided.
表面コート層は、１層のみであっても良いし、２層以上であっても良い。表面コート層が２層以上の場合には、各層は互いに同じ種類の層であっても良いし、少なくとも２層が異なる種類の層であっても良い。 The surface coat layer may be only one layer or two or more layers. When there are two or more surface coat layers, each layer may be the same type of layer, or at least two different types of layers.
表面コート層は、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導材料から形成される。ここで、熱伝導率とは、熱伝導において、熱流束密度（単位時間に単位面積を通過する熱エネルギー）を温度勾配で除した物理量である。熱伝導率は、後述するように、例えば、レーザーフラッシュ法によって測定することができる。表面コート層を形成する熱伝導材料の熱伝導率は、好ましくは３０Ｗ／ｍＫ以上であり、より好ましくは４０Ｗ／ｍＫ以上であり、さらに好ましくは５０Ｗ／ｍＫ以上である。表面コート層を形成する熱伝導材料の熱伝導率の上限値は特に限定されないが、現実的には、１０００Ｗ／ｍＫ以下である。 The surface coat layer is formed from a heat conductive material having a heat conductivity of 20 W / mK or more. Here, the heat conductivity is a physical quantity obtained by dividing the heat flux density (heat energy passing through a unit area per unit time) by a temperature gradient in heat conduction. As will be described later, the thermal conductivity can be measured by, for example, a laser flash method. The thermal conductivity of the heat conductive material forming the surface coat layer is preferably 30 W / mK or higher, more preferably 40 W / mK or higher, and still more preferably 50 W / mK or higher. The upper limit value of the thermal conductivity of the heat conductive material forming the surface coat layer is not particularly limited, but is practically 1000 W / mK or less.
表面コート層が、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導材料から形成されることにより、得られる繊維状柱状構造体集合体は、高いせん断接着力と高い熱伝導率を両立して発現できる。 By forming the surface coat layer from a heat conductive material having a thermal conductivity of 20 W / mK or higher, the resulting fibrous columnar structure aggregate exhibits both high shear adhesive strength and high thermal conductivity. it can.
得られる繊維状柱状構造体集合体が発現できるせん断接着力としては、例えば、ガラスに対するせん断接着力が、好ましくは１０Ｎ／ｃｍ２以上であり、より好ましくは１５Ｎ／ｃｍ２以上であり、さらに好ましくは２０Ｎ／ｃｍ２以上であり、特に好ましくは２５Ｎ／ｃｍ２以上であり、最も好ましくは３０Ｎ／ｃｍ２以上である。得られる繊維状柱状構造体集合体のガラスに対するせん断接着力の上限値は特に限定されないが、好ましくは１０００Ｎ／ｃｍ２以下であり、より好ましくは５００Ｎ／ｃｍ２以下であり、さらに好ましくは１００Ｎ／ｃｍ２以下である。 As the shear adhesive strength that can be obtained by the obtained fibrous columnar structure aggregate, for example, the shear adhesive strength to glass is preferably 10 N / cm 2 or more, more preferably 15 N / cm 2 or more, and still more preferably. is a 20 N / cm 2 or more, particularly preferably 25 N / cm 2 or more, most preferably 30 N / cm 2 or more. The upper limit of the shear adhesive strength of the obtained fibrous columnar structure aggregate to glass is not particularly limited, but is preferably 1000 N / cm 2 or less, more preferably 500 N / cm 2 or less, and even more preferably 100 N / cm cm 2 or less.
得られる繊維状柱状構造体集合体が発現できる熱伝導率は、好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上であり、より好ましくは１５Ｗ／ｍＫ以上であり、さらに好ましくは２０Ｗ／ｍＫ以上である。得られる繊維状柱状構造体集合体が発現できる熱伝導率の上限値は特に限定されないが、現実的には、１０００Ｗ／ｍＫ以下である。 The thermal conductivity capable of developing the obtained fibrous columnar structure aggregate is preferably 10 W / mK or more, more preferably 15 W / mK or more, and further preferably 20 W / mK or more. The upper limit of the thermal conductivity at which the obtained fibrous columnar structure aggregate can be expressed is not particularly limited, but is practically 1000 W / mK or less.
表面コート層を形成する熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導材料は、好ましくは、Ａｇ（熱伝導率：４１８Ｗ／ｍＫ）、Ｃｕ（熱伝導率：４０１Ｗ／ｍＫ）、Ａｕ（熱伝導率：３０２０Ｗ／ｍＫ）、Ａｌ（熱伝導率：２０４Ｗ／ｍＫ）、ＢＮ（熱伝導率：４０〜６０Ｗ／ｍＫ）、Ｍｏ（熱伝導率：１４７Ｗ／ｍＫ）、Ｃｒ（熱伝導率：６７Ｗ／ｍＫ）、Ｎｉ（熱伝導率：９１Ｗ／ｍＫ）、Ｆｅ（熱伝導率：８０Ｗ／ｍＫ）、Ｐｔ（熱伝導率：７０Ｗ／ｍＫ）、Ｓｉ（熱伝導率：１４８Ｗ／ｍＫ）、Ｃｏ（熱伝導率：７０Ｗ／ｍＫ）、Ｐｂ（熱伝導率：３５Ｗ／ｍＫ）、およびこれらの合金から選ばれる少なくとも１種を含む。 The heat conductive material having a thermal conductivity of 20 W / mK or more for forming the surface coat layer is preferably Ag (thermal conductivity: 418 W / mK), Cu (thermal conductivity: 401 W / mK), Au (thermal conductivity). Rate: 3020 W / mK), Al (thermal conductivity: 204 W / mK), BN (thermal conductivity: 40-60 W / mK), Mo (thermal conductivity: 147 W / mK), Cr (thermal conductivity: 67 W / mK), Ni (thermal conductivity: 91 W / mK), Fe (thermal conductivity: 80 W / mK), Pt (thermal conductivity: 70 W / mK), Si (thermal conductivity: 148 W / mK), Co (thermal Conductivity: 70 W / mK), Pb (thermal conductivity: 35 W / mK), and at least one selected from these alloys.
本発明の繊維状柱状構造体集合体においては、繊維状柱状構造体と表面コート層との間に、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な中間層が設けられていても良い。このような中間層の厚みは、好ましくは１０ｎｍ以下であり、より好ましくは５ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３ｎｍ以下である。このような中間層としては、任意の適切な金属や無機物質が挙げられる。 In the fibrous columnar structure aggregate of the present invention, any appropriate intermediate layer may be provided between the fibrous columnar structure and the surface coat layer as long as the effects of the present invention are not impaired. . The thickness of such an intermediate layer is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and further preferably 3 nm or less. Such an intermediate layer includes any appropriate metal or inorganic substance.
繊維状柱状構造体の直径や長さ、および表面コート層の厚みは、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、繊維状柱状構造体集合体から少なくとも１０本、好ましくは２０本以上の繊維状柱状構造体をＳＥＭあるいはＴＥＭによって測定し、繊維状柱状構造体の直径や長さ、および表面コート層の厚みを評価すれば良い。 What is necessary is just to measure the diameter and length of a fibrous columnar structure, and the thickness of a surface coat layer with arbitrary appropriate apparatuses. Preferably, it is measured by a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). For example, at least 10, preferably 20 or more fibrous columnar structures from the fibrous columnar structure aggregate are measured by SEM or TEM, and the diameter and length of the fibrous columnar structure and the thickness of the surface coat layer are measured. Should be evaluated.
基材としては、任意の適切な材料を採用し得る。例えば、石英ガラス、シリコン（シリコンウェハなど）などの無機材料；汎用樹脂、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の樹脂；などが挙げられる。樹脂の具体例としては、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミドなどが挙げられる。樹脂の分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成し得る範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。 Any appropriate material can be adopted as the substrate. Examples thereof include inorganic materials such as quartz glass and silicon (silicon wafers); resins such as general-purpose resins, engineering plastics, and super engineering plastics. Specific examples of the resin include polyimide, polyethylene, polyethylene terephthalate, acetyl cellulose, polycarbonate, polypropylene, and polyamide. Any appropriate physical properties can be adopted as the physical properties such as the molecular weight of the resin as long as the object of the present invention can be achieved.
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。 The thickness of the substrate can be set to any appropriate value depending on the purpose. For example, in the case of a silicon substrate, it is preferably 100 to 10,000 μm, more preferably 100 to 5000 μm, and still more preferably 100 to 2000 μm. For example, in the case of a polypropylene substrate, it is preferably 1 to 1000 μm, more preferably 1 to 500 μm, and still more preferably 5 to 100 μm.
上記基材は単層であっても良いし、多層体であっても良い。 The substrate may be a single layer or a multilayer body.
≪繊維状柱状構造体集合体の製造方法≫
本発明の繊維状柱状構造体集合体を製造する方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。本発明の繊維状柱状構造体集合体を製造する方法の好ましい実施形態の一例としては、複数の繊維状柱状構造体を備える繊維状柱状構造体集合体を製造する工程（Ｉ）と、繊維状柱状構造体の表面に表面コート層を設ける工程（ＩＩ）とを含む。工程（Ｉ）と工程（ＩＩ）はいずれの工程が先であっても良い。
≪Method for producing fibrous columnar structure aggregate≫
Any appropriate method can be adopted as a method for producing the fibrous columnar structure aggregate of the present invention. As an example of a preferred embodiment of the method for producing the fibrous columnar structure aggregate of the present invention, the step (I) of producing a fibrous columnar structure aggregate comprising a plurality of fibrous columnar structures, and the fibrous form And (II) providing a surface coat layer on the surface of the columnar structure. Either step (I) or step (II) may be performed first.
工程（Ｉ）では、複数の繊維状柱状構造体を備える繊維状柱状構造体集合体を製造する。代表的な例として、繊維状柱状構造体がポリスチレンやポリプロピレンなどの樹脂である場合、および、繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである場合について、以下に説明する。 In the step (I), a fibrous columnar structure aggregate including a plurality of fibrous columnar structures is manufactured. As a typical example, the case where the fibrous columnar structure is a resin such as polystyrene or polypropylene and the case where the fibrous columnar structure is a carbon nanotube will be described below.
工程（Ｉ）において、繊維状柱状構造体がポリスチレンやポリプロピレンなどの樹脂である場合には、例えば、樹脂を加熱、あるいは溶液により低粘度とし、ポリカーボネート製フィルターをかぶせて、フィルターの孔に樹脂を充填する。次いで、該フィルターを室温まで冷却、あるいは溶剤を除去することにより、フィルターの孔中に柱状構造部を形成する。フィルターを塩化メチレンに浸漬して溶解することにより、柱状構造体が得られる。 In the step (I), when the fibrous columnar structure is a resin such as polystyrene or polypropylene, for example, the resin is heated or made to have a low viscosity by a solution and covered with a polycarbonate filter, and the resin is put in the pores of the filter. Fill. Next, the filter is cooled to room temperature or the solvent is removed to form columnar structures in the pores of the filter. A columnar structure is obtained by immersing and dissolving the filter in methylene chloride.
工程（Ｉ）において、繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである場合には、例えば、平滑な基板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、化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）によって、基板からほぼ垂直に配向した繊維状柱状構造体集合体を製造する方法が挙げられる。この場合、基板を取り除けば、長さ方向に配向している繊維状柱状構造体集合体が得られる。 In the step (I), when the fibrous columnar structure is a carbon nanotube, for example, a catalyst layer is formed on a smooth substrate, and the carbon source is activated in a state where the catalyst is activated by heat, plasma, or the like. There is a method of manufacturing a fibrous columnar structure aggregate that is oriented almost vertically from a substrate by chemical vapor deposition (CVD), in which filling is performed and carbon nanotubes are grown. In this case, if the substrate is removed, a fibrous columnar structure aggregate oriented in the length direction is obtained.
上記基板としては、任意の適切な基板を採用し得る。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（シリコンウェハなど）、アルミニウムなどの金属板などが挙げられる。 Any appropriate substrate can be adopted as the substrate. For example, the material which has smoothness and the high temperature heat resistance which can endure manufacture of a carbon nanotube is mentioned. Examples of such materials include quartz glass, silicon (such as a silicon wafer), and a metal plate such as aluminum.
繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである繊維状柱状構造体集合体を製造するための装置としては、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２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。 Any appropriate device can be adopted as a device for producing a fibrous columnar structure aggregate in which the fibrous columnar structures are carbon nanotubes. For example, as a thermal CVD apparatus, as shown in FIG. 2, a hot wall type configured by surrounding a cylindrical reaction vessel with a resistance heating type electric tubular furnace can be cited. In that case, for example, a heat-resistant quartz tube is preferably used as the reaction vessel.
繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである繊維状柱状構造体集合体の製造に用い得る触媒（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。 Any appropriate catalyst can be used as a catalyst (catalyst layer material) that can be used for producing a fibrous columnar structure aggregate in which the fibrous columnar structures are carbon nanotubes. For example, metal catalysts, such as iron, cobalt, nickel, gold, platinum, silver, copper, are mentioned.
繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである繊維状柱状構造体集合体を製造する際、必要に応じて、基板と触媒層の中間にアルミナ／親水性膜を設けても良い。 When producing a fibrous columnar structure aggregate in which the fibrous columnar structures are carbon nanotubes, an alumina / hydrophilic film may be provided between the substrate and the catalyst layer as necessary.
繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである繊維状柱状構造体集合体の製造に用い得る触媒層の厚みは、微粒子を形成させるため、好ましくは０．０１〜２０ｎｍ、より好ましくは０．１〜１０ｎｍである。繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである繊維状柱状構造体集合体の製造に用い得る触媒層の厚みが上記範囲内にあることによって、該繊維状柱状構造体は優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該繊維状柱状構造体は優れた粘着特性を示す繊維状柱状構造体集合体となり得る。 The thickness of the catalyst layer that can be used for the production of a fibrous columnar structure aggregate in which the fibrous columnar structure is a carbon nanotube is preferably 0.01 to 20 nm, more preferably 0.1 to 10 nm in order to form fine particles. It is. The thickness of the catalyst layer that can be used for the production of a fibrous columnar structure aggregate in which the fibrous columnar structure is a carbon nanotube is within the above range, so that the fibrous columnar structure has excellent mechanical properties and a high ratio. Further, the fibrous columnar structure can be a fibrous columnar structure aggregate exhibiting excellent adhesive properties.
触媒層の形成方法は、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。 Arbitrary appropriate methods can be employ | adopted for the formation method of a catalyst layer. For example, a method of depositing a metal catalyst by EB (electron beam), sputtering, or the like, a method of applying a suspension of metal catalyst fine particles on a substrate, and the like can be mentioned.
繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである繊維状柱状構造体集合体の製造に用い得る炭素源としては、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。 Any appropriate carbon source can be used as a carbon source that can be used for producing a fibrous columnar structure aggregate in which the fibrous columnar structure is a carbon nanotube. For example, hydrocarbons such as methane, ethylene, acetylene, and benzene; alcohols such as methanol and ethanol;
繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである繊維状柱状構造体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。 Any appropriate temperature can be adopted as the production temperature in the production of the fibrous columnar structure aggregate in which the fibrous columnar structures are carbon nanotubes. For example, in order to form catalyst particles that can sufficiently exhibit the effects of the present invention, the temperature is preferably 400 to 1000 ° C, more preferably 500 to 900 ° C, and still more preferably 600 to 800 ° C.
工程（ＩＩ）では、繊維状柱状構造体の表面に表面コート層を設ける。繊維状柱状構造体の表面に表面コート層を設ける方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、化学蒸着法、物理蒸着法などが挙げられる。好ましくは、真空蒸着法である。 In step (II), a surface coat layer is provided on the surface of the fibrous columnar structure. Any appropriate method can be adopted as a method of providing the surface coat layer on the surface of the fibrous columnar structure. For example, a chemical vapor deposition method, a physical vapor deposition method, etc. are mentioned. A vacuum deposition method is preferable.
≪放熱部材≫
本発明の放熱部材は、本発明の繊維状柱状構造体集合体を含む。本発明の放熱部材は、好ましくは、本発明の繊維状柱状構造体集合体に基材が備えられたものである。本発明の放熱部材は、より好ましくは、本発明の繊維状柱状構造体集合体に基材が備えられ、該繊維状柱状構造体集合体を構成する繊維状柱状構造体の片端が該基材に固定されている。
≪Heat dissipation material≫
The heat dissipation member of the present invention includes the fibrous columnar structure aggregate of the present invention. The heat dissipating member of the present invention is preferably such that the fibrous columnar structure aggregate of the present invention is provided with a base material. More preferably, in the heat dissipation member of the present invention, the fibrous columnar structure aggregate of the present invention is provided with a substrate, and one end of the fibrous columnar structure constituting the fibrous columnar structure aggregate is the substrate. It is fixed to.
本発明の放熱部材は、具体的には、例えば、放熱性粘着シート、放熱性粘着フィルムが挙げられる。 Specific examples of the heat radiating member of the present invention include a heat radiating adhesive sheet and a heat radiating adhesive film.
放熱部材の基材としては、石英ガラス、シリコン（シリコンウェハなど）、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。エンジニアリングプラスチックおよびスーパーエンジニアリングプラスチックの具体例としては、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミドが挙げられる。分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成し得る範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。 Examples of the base material of the heat radiating member include quartz glass, silicon (silicon wafer, etc.), engineering plastic, super engineering plastic, and the like. Specific examples of engineering plastics and super engineering plastics include polyimide, polyethylene, polyethylene terephthalate, acetyl cellulose, polycarbonate, polypropylene, and polyamide. As the physical properties such as molecular weight, any appropriate physical properties can be adopted as long as the object of the present invention can be achieved.
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。 The thickness of the substrate can be set to any appropriate value depending on the purpose. For example, in the case of a silicon substrate, it is preferably 100 to 10,000 μm, more preferably 100 to 5000 μm, and still more preferably 100 to 2000 μm. For example, in the case of a polypropylene substrate, it is preferably 1 to 1000 μm, more preferably 1 to 500 μm, and still more preferably 5 to 100 μm.
上記基材の表面は、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。 The surface of the base material is chemically treated by conventional surface treatments such as chromic acid treatment, ozone exposure, flame exposure, high-voltage impact exposure, ionizing radiation treatment, etc. in order to improve adhesion and retention with adjacent layers. Or a physical treatment or a coating treatment with a primer (for example, the above-mentioned adhesive substance) may be applied.
上記基材は単層であっても良いし、多層体であっても良い。 The substrate may be a single layer or a multilayer body.
繊維状柱状構造体集合体を基材に固定する場合、その方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、繊維状柱状構造体の製造に使用した基板を基材としてそのまま用いてもよい。また、基材に接着層を設けて固定してもよい。さらに、基材が熱硬化性樹脂の場合は、反応前の状態で薄膜を作製し、繊維状柱状構造体の一端を薄膜層に圧着させた後、硬化処理を行って固定すれば良い。また、基材が熱可塑性樹脂や金属などの場合は、溶融した状態で繊維状柱状構造体の一端を圧着させた後、室温まで冷却して固定すれば良い。 When fixing the fibrous columnar structure aggregate to the base material, any appropriate method can be adopted as the method. For example, you may use the board | substrate used for manufacture of a fibrous columnar structure as a base material as it is. Moreover, you may fix by providing an adhesive layer in a base material. Furthermore, when the base material is a thermosetting resin, a thin film is prepared in a state before the reaction, and after one end of the fibrous columnar structure is pressure-bonded to the thin film layer, a curing process may be performed and fixed. In addition, when the base material is a thermoplastic resin or a metal, after crimping one end of the fibrous columnar structure in a molten state, the substrate may be cooled and fixed to room temperature.
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。 Hereinafter, although the present invention is explained based on an example, the present invention is not limited to these.
＜せん断接着力の測定方法＞
スパッタによりＡｕ／Ｃｒ（コート厚：２０ｎｍ／１ｎｍ）コートを行ったガラス（ＭＡＴＳＵＮＡＭＩ スライドガラス２７ｍｍ×５６ｍｍ）に、１ｃｍ２単位面積に切り出した繊維状柱状構造体集合体の先端が接触するように載置し、５ｋｇのローラーを一往復させて繊維状柱状構造体集合体の先端をガラスに圧着した。その後、３０分間放置した。引張り試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｔｅｎｓｉｌ Ｔｅｓｔｅｒ）で引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎにてせん断試験を行い、得られたピークをせん断接着力とした。
<Measurement method of shear adhesive strength>
Mounted so that the tip of a fibrous columnar structure aggregate cut out in a unit area of 1 cm 2 contacts glass (MATSANAMI slide glass 27 mm × 56 mm) coated with Au / Cr (coat thickness: 20 nm / 1 nm) by sputtering. Then, the tip of the fibrous columnar structure aggregate was pressure-bonded to glass by reciprocating a 5 kg roller. Then, it was left for 30 minutes. A shear test was performed with a tensile tester (Instron Tensil Tester) at a tensile speed of 50 mm / min, and the obtained peak was defined as a shear adhesive force.
＜熱伝導率の測定方法＞
測定対象物の厚み方向について、レーザーフラッシュ法（理学電気社製、熱定数測定装置、ＬＦ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０）により、３０℃にて熱伝導率を測定した。
<Measurement method of thermal conductivity>
About the thickness direction of the measurement object, the thermal conductivity was measured at 30 ° C. by a laser flash method (manufactured by Rigaku Corporation, thermal constant measuring device, LF / TCM-FA8510).
［実施例１］
シリコン基板（エレクトロニクス エンド製、厚み５２５ｕｍ）上にスパッタによりＦｅ／Ａｌ２Ｏ３薄膜（１ｎｍ／１０ｎｍ）を形成した。その後、触媒付シリコンウェハをカットして３０ｍｍφの石英管内に設置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合気体を３０分間、石英管に流して管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて３５分間で７６５℃まで段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。ヘリウム／水素／エチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）の混合ガスを管内に充填させ、３５分間放置してカーボンナノチューブを成長させた。得られた繊維状柱状構造体集合体（１Ａ）は高さ６００μｍであった。
さらに、繊維状柱状構造体集合体（１Ａ）の表面に、スパッタにより、Ａｕ（外側層）／Ｃｒ（内側層）（コート厚：１ｎｍ／１ｎｍ）の表面コート層を設け、表面コート層を有する繊維状柱状構造体集合体（１Ｂ）を得た。ここで、Ａｕの熱伝導率は３２０Ｗ／ｍＫ、Ｃｒの熱伝導率は６６．９Ｗ／ｍＫである。
ポリプロピレン樹脂（旭洋紙パルプ株式会社製、厚み３０μｍ）をホットプレート上で２００℃に加熱し、溶融させた。繊維状柱状構造体集合体（１Ｂ）の片端（上端）を溶融させたポリプロピレン樹脂に圧着した後、室温に冷却して固定した。このようにして、ポリプロピレン基材付繊維状柱状構造体集合体（１Ｃ）を得た。
繊維状柱状構造体集合体（１Ｃ）について、せん断接着力および熱伝導率の測定を行った。
結果を表１にまとめた。
[Example 1]
An Fe / Al 2 O 3 thin film (1 nm / 10 nm) was formed on a silicon substrate (Electronics End, thickness 525 μm) by sputtering. Thereafter, the silicon wafer with catalyst was cut and placed in a 30 mmφ quartz tube, and a helium / hydrogen (120/80 sccm) mixed gas maintained at a moisture content of 350 ppm was passed through the quartz tube for 30 minutes to replace the inside of the tube. Thereafter, the temperature was raised stepwise to 765 ° C. in 35 minutes using an electric tubular furnace, and stabilized at 765 ° C. A mixed gas of helium / hydrogen / ethylene (105/80/15 sccm, moisture content 350 ppm) was filled into the tube and allowed to stand for 35 minutes to grow carbon nanotubes. The obtained fibrous columnar structure aggregate (1A) had a height of 600 μm.
Further, a surface coat layer of Au (outer layer) / Cr (inner layer) (coat thickness: 1 nm / 1 nm) is provided on the surface of the fibrous columnar structure aggregate (1A) by sputtering to have a surface coat layer. A fibrous columnar structure aggregate (1B) was obtained. Here, the thermal conductivity of Au is 320 W / mK, and the thermal conductivity of Cr is 66.9 W / mK.
A polypropylene resin (manufactured by Kyokuyo Pulp Co., Ltd., thickness 30 μm) was heated to 200 ° C. on a hot plate and melted. After pressing one end (upper end) of the fibrous columnar structure aggregate (1B) to the melted polypropylene resin, it was cooled to room temperature and fixed. In this way, a fibrous columnar structure aggregate (1C) with a polypropylene substrate was obtained.
The fibrous columnar structure aggregate (1C) was measured for shear adhesive strength and thermal conductivity.
The results are summarized in Table 1.
［実施例２］
繊維状柱状構造体集合体（１Ａ）の表面に、スパッタにより、Ａｕ（外側層）／Ｃｒ（内側層）（コート厚：１０ｎｍ／１ｎｍ）の表面コート層を設けた以外は、実施例１と同様に行い、表面コート層を有する繊維状柱状構造体集合体（２Ｂ）、ポリプロピレン基材付繊維状柱状構造体集合体（２Ｃ）を得た。
繊維状柱状構造体集合体（２Ｃ）について、せん断接着力および熱伝導率の測定を行った。
結果を表１にまとめた。
[Example 2]
Example 1 except that a surface coat layer of Au (outer layer) / Cr (inner layer) (coat thickness: 10 nm / 1 nm) was provided on the surface of the fibrous columnar structure aggregate (1A) by sputtering. It carried out similarly and obtained the fibrous columnar structure aggregate (2B) which has a surface coat layer, and the fibrous columnar structure aggregate (2C) with a polypropylene base material.
The fibrous columnar structure aggregate (2C) was subjected to measurement of shear adhesive strength and thermal conductivity.
The results are summarized in Table 1.
［実施例３］
繊維状柱状構造体集合体（１Ａ）の表面に、スパッタにより、Ａｕ（外側層）／Ｃｒ（内側層）（コート厚：２０ｎｍ／１ｎｍ）の表面コート層を設けた以外は、実施例１と同様に行い、表面コート層を有する繊維状柱状構造体集合体（３Ｂ）、ポリプロピレン基材付繊維状柱状構造体集合体（３Ｃ）を得た。
繊維状柱状構造体集合体（３Ｃ）について、せん断接着力および熱伝導率の測定を行った。
結果を表１にまとめた。
[Example 3]
Example 1 except that a surface coat layer of Au (outer layer) / Cr (inner layer) (coat thickness: 20 nm / 1 nm) was provided on the surface of the fibrous columnar structure aggregate (1A) by sputtering. It carried out similarly and obtained the fibrous columnar structure aggregate (3B) which has a surface coat layer, and the fibrous columnar structure aggregate (3C) with a polypropylene base material.
The fibrous columnar structure aggregate (3C) was measured for shear adhesive strength and thermal conductivity.
The results are summarized in Table 1.
［実施例４］
繊維状柱状構造体集合体（１Ａ）の表面に、スパッタにより、Ｐｂ（コート厚：１０ｎｍ）の表面コート層を設けた以外は、実施例１と同様に行い、表面コート層を有する繊維状柱状構造体集合体（４Ｂ）、ポリプロピレン基材付繊維状柱状構造体集合体（４Ｃ）を得た。ここで、Ｐｂの熱伝導率は３５Ｗ／ｍＫである。
繊維状柱状構造体集合体（４Ｃ）について、せん断接着力および熱伝導率の測定を行った。
結果を表１にまとめた。
[Example 4]
A fibrous columnar structure having a surface coat layer is carried out in the same manner as in Example 1 except that a surface coat layer of Pb (coat thickness: 10 nm) is provided on the surface of the fibrous columnar structure aggregate (1A) by sputtering. A structure aggregate (4B) and a fibrous columnar structure aggregate (4C) with a polypropylene substrate were obtained. Here, the thermal conductivity of Pb is 35 W / mK.
The fibrous columnar structure aggregate (4C) was subjected to measurement of shear adhesive strength and thermal conductivity.
The results are summarized in Table 1.
［実施例５］
シリコン基板（エレクトロニクス エンド製、厚み５２５ｕｍ）上にスパッタによりＦｅ／Ａｌ２Ｏ３薄膜（２ｎｍ／１０ｎｍ）を形成した。その後、触媒付シリコンウェハをカットして３０ｍｍφの石英管内に設置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合気体を３０分間、石英管に流して管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて３５分間で７６５℃まで段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。ヘリウム／水素／アセチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）の混合ガスを管内に充填させ、５分間放置してカーボンナノチューブを成長させた。得られた繊維状柱状構造体集合体（５Ａ）は高さ９０μｍであった。
さらに、繊維状柱状構造体集合体（５Ａ）の表面に、スパッタにより、Ｐｔ（コート厚：１０ｎｍ）の表面コート層を設け、表面コート層を有する繊維状柱状構造体集合体（５Ｂ）を得た。ここで、Ｐｔの熱伝導率は７０Ｗ／ｍＫである。
ポリプロピレン樹脂（旭洋紙パルプ株式会社製、厚み３０μｍ）をホットプレート上で２００℃に加熱し、溶融させた。繊維状柱状構造体集合体（５Ｂ）の片端（上端）を溶融させたポリプロピレン樹脂に圧着した後、室温に冷却して固定した。このようにして、ポリプロピレン基材付繊維状柱状構造体集合体（５Ｃ）を得た。
繊維状柱状構造体集合体（５Ｃ）について、せん断接着力および熱伝導率の測定を行った。
結果を表１にまとめた。
[Example 5]
A Fe / Al 2 O 3 thin film (2 nm / 10 nm) was formed on a silicon substrate (Electronics End, thickness 525 μm) by sputtering. Thereafter, the silicon wafer with catalyst was cut and placed in a 30 mmφ quartz tube, and a helium / hydrogen (120/80 sccm) mixed gas maintained at a moisture content of 350 ppm was passed through the quartz tube for 30 minutes to replace the inside of the tube. Thereafter, the temperature was raised stepwise to 765 ° C. in 35 minutes using an electric tubular furnace, and stabilized at 765 ° C. A mixed gas of helium / hydrogen / acetylene (105/80/15 sccm, moisture content 350 ppm) was filled into the tube and allowed to stand for 5 minutes to grow carbon nanotubes. The obtained fibrous columnar structure aggregate (5A) had a height of 90 μm.
Further, a surface coat layer of Pt (coat thickness: 10 nm) is provided on the surface of the fibrous columnar structure aggregate (5A) by sputtering to obtain a fibrous columnar structure aggregate (5B) having a surface coat layer. It was. Here, the thermal conductivity of Pt is 70 W / mK.
A polypropylene resin (manufactured by Kyokuyo Pulp Co., Ltd., thickness 30 μm) was heated to 200 ° C. on a hot plate and melted. After pressing one end (upper end) of the fibrous columnar structure aggregate (5B) to the melted polypropylene resin, it was cooled to room temperature and fixed. In this way, a fibrous columnar structure aggregate (5C) with a polypropylene substrate was obtained.
The fibrous columnar structure aggregate (5C) was subjected to measurement of shear adhesive strength and thermal conductivity.
The results are summarized in Table 1.
［実施例６］
シリコン基板（エレクトロニクス エンド製、厚み５２５ｕｍ）上にスパッタによりＦｅ／Ａｌ２Ｏ３薄膜（２ｎｍ／１０ｎｍ）を形成した。その後、触媒付シリコンウェハをカットして３０ｍｍφの石英管内に設置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合気体を３０分間、石英管に流して管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて３５分間で７６５℃まで段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。ヘリウム／水素／アセチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）の混合ガスを管内に充填させ、１０分間放置してカーボンナノチューブを成長させた。得られた繊維状柱状構造体集合体（６Ａ）は高さ２００μｍであった。
さらに、繊維状柱状構造体集合体（６Ａ）の表面に、スパッタにより、Ｐｔ（コート厚：１０ｎｍ）の表面コート層を設け、表面コート層を有する繊維状柱状構造体集合体（６Ｂ）を得た。ここで、Ｐｔの熱伝導率は７０Ｗ／ｍＫである。
ポリプロピレン樹脂（旭洋紙パルプ株式会社製、厚み３０μｍ）をホットプレート上で２００℃に加熱し、溶融させた。繊維状柱状構造体集合体（６Ｂ）の片端（上端）を溶融させたポリプロピレン樹脂に圧着した後、室温に冷却して固定した。このようにして、ポリプロピレン基材付繊維状柱状構造体集合体（６Ｃ）を得た。
繊維状柱状構造体集合体（６Ｃ）について、せん断接着力および熱伝導率の測定を行った。
結果を表１にまとめた。
[Example 6]
A Fe / Al 2 O 3 thin film (2 nm / 10 nm) was formed on a silicon substrate (Electronics End, thickness 525 μm) by sputtering. Thereafter, the silicon wafer with catalyst was cut and placed in a 30 mmφ quartz tube, and a helium / hydrogen (120/80 sccm) mixed gas maintained at a moisture content of 350 ppm was passed through the quartz tube for 30 minutes to replace the inside of the tube. Thereafter, the temperature was raised stepwise to 765 ° C. in 35 minutes using an electric tubular furnace, and stabilized at 765 ° C. A mixed gas of helium / hydrogen / acetylene (105/80/15 sccm, moisture content 350 ppm) was filled into the tube and allowed to stand for 10 minutes to grow carbon nanotubes. The obtained fibrous columnar structure aggregate (6A) had a height of 200 μm.
Further, a surface coat layer of Pt (coat thickness: 10 nm) is provided on the surface of the fibrous columnar structure aggregate (6A) by sputtering to obtain a fibrous columnar structure aggregate (6B) having the surface coat layer. It was. Here, the thermal conductivity of Pt is 70 W / mK.
A polypropylene resin (manufactured by Kyokuyo Pulp Co., Ltd., thickness 30 μm) was heated to 200 ° C. on a hot plate and melted. After pressing one end (upper end) of the fibrous columnar structure aggregate (6B) to the melted polypropylene resin, it was cooled to room temperature and fixed. In this way, a fibrous columnar structure aggregate (6C) with a polypropylene substrate was obtained.
The fibrous columnar structure aggregate (6C) was subjected to measurement of shear adhesive strength and thermal conductivity.
The results are summarized in Table 1.
［実施例７］
シリコン基板（エレクトロニクス エンド製、厚み５２５ｕｍ）上にスパッタによりＦｅ／Ａｌ２Ｏ３薄膜（２ｎｍ／１０ｎｍ）を形成した。その後、触媒付シリコンウェハをカットして３０ｍｍφの石英管内に設置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合気体を３０分間、石英管に流して管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて３５分間で７６５℃まで段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。ヘリウム／水素／アセチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）の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成長させた。得られた繊維状柱状構造体集合体（７Ａ）は高さ６００μｍであった。
さらに、繊維状柱状構造体集合体（７Ａ）の表面に、スパッタにより、Ｐｔ（コート厚：１０ｎｍ）の表面コート層を設け、表面コート層を有する繊維状柱状構造体集合体（７Ｂ）を得た。ここで、Ｐｔの熱伝導率は７０Ｗ／ｍＫである。
ポリプロピレン樹脂（旭洋紙パルプ株式会社製、厚み３０μｍ）をホットプレート上で２００℃に加熱し、溶融させた。繊維状柱状構造体集合体（７Ｂ）の片端（上端）を溶融させたポリプロピレン樹脂に圧着した後、室温に冷却して固定した。このようにして、ポリプロピレン基材付繊維状柱状構造体集合体（７Ｃ）を得た。
繊維状柱状構造体集合体（７Ｃ）について、せん断接着力および熱伝導率の測定を行った。
結果を表１にまとめた。
[Example 7]
A Fe / Al 2 O 3 thin film (2 nm / 10 nm) was formed on a silicon substrate (Electronics End, thickness 525 μm) by sputtering. Thereafter, the silicon wafer with catalyst was cut and placed in a 30 mmφ quartz tube, and a helium / hydrogen (120/80 sccm) mixed gas maintained at a moisture content of 350 ppm was passed through the quartz tube for 30 minutes to replace the inside of the tube. Thereafter, the temperature was raised stepwise to 765 ° C. in 35 minutes using an electric tubular furnace, and stabilized at 765 ° C. A mixed gas of helium / hydrogen / acetylene (105/80/15 sccm, moisture content 350 ppm) was filled into the tube and allowed to stand for 30 minutes to grow carbon nanotubes. The obtained fibrous columnar structure aggregate (7A) had a height of 600 μm.
Further, a surface coat layer of Pt (coat thickness: 10 nm) is provided on the surface of the fibrous columnar structure aggregate (7A) by sputtering to obtain a fibrous columnar structure aggregate (7B) having a surface coat layer. It was. Here, the thermal conductivity of Pt is 70 W / mK.
A polypropylene resin (manufactured by Kyokuyo Pulp Co., Ltd., thickness 30 μm) was heated to 200 ° C. on a hot plate and melted. After pressing one end (upper end) of the fibrous columnar structure aggregate (7B) to the melted polypropylene resin, it was cooled to room temperature and fixed. In this way, a fibrous columnar structure aggregate (7C) with a polypropylene substrate was obtained.
The fibrous columnar structure aggregate (7C) was measured for shear adhesive strength and thermal conductivity.
The results are summarized in Table 1.
［比較例１］
繊維状柱状構造体集合体（１Ａ）の表面に何ら表面コート層を設けない以外は、実施例１と同様に行い、表面コート層を有さない繊維状柱状構造体集合体（Ｃ１Ｂ）、ポリプロピレン基材付繊維状柱状構造体集合体（Ｃ１Ｃ）を得た。
繊維状柱状構造体集合体（Ｃ１Ｃ）について、せん断接着力および熱伝導率の測定を行った。
結果を表１にまとめた。
[Comparative Example 1]
Except that no surface coat layer is provided on the surface of the fibrous columnar structure aggregate (1A), the same procedure as in Example 1 was carried out, and the fibrous columnar structure aggregate (C1B) having no surface coat layer, polypropylene A fibrous columnar structure aggregate (C1C) with a substrate was obtained.
The fibrous columnar structure aggregate (C1C) was measured for shear adhesive strength and thermal conductivity.
The results are summarized in Table 1.
［比較例２］
繊維状柱状構造体集合体（１Ａ）の表面に、スパッタにより、Ａｕ（外側層）／Ｃｒ（内側層）（コート厚：０．５ｎｍ／１ｎｍ）の表面コート層を設けた以外は、実施例１と同様に行い、表面コート層を有する繊維状柱状構造体集合体（Ｃ２Ｂ）、ポリプロピレン基材付繊維状柱状構造体集合体（Ｃ２Ｃ）を得た。
繊維状柱状構造体集合体（Ｃ２Ｃ）について、せん断接着力および熱伝導率の測定を行った。
結果を表１にまとめた。
[Comparative Example 2]
Example except that a surface coat layer of Au (outer layer) / Cr (inner layer) (coat thickness: 0.5 nm / 1 nm) was provided on the surface of the fibrous columnar structure aggregate (1A) by sputtering. In the same manner as in No. 1, a fibrous columnar structure aggregate (C2B) having a surface coat layer and a fibrous columnar structure aggregate (C2C) with a polypropylene substrate were obtained.
The fibrous columnar structure aggregate (C2C) was measured for shear adhesive strength and thermal conductivity.
The results are summarized in Table 1.
［比較例３］
繊維状柱状構造体集合体（５Ａ）の表面に、スパッタにより、ＳｉＯ２（コート厚：１０ｎｍ）の表面コート層を設けた以外は、実施例１と同様に行い、表面コート層を有する繊維状柱状構造体集合体（Ｃ３Ｂ）、ポリプロピレン基材付繊維状柱状構造体集合体（Ｃ３Ｃ）を得た。ここで、ＳｉＯ２の熱伝導率は８Ｗ／ｍＫである。
繊維状柱状構造体集合体（Ｃ３Ｃ）について、せん断接着力および熱伝導率の測定を行った。
結果を表１にまとめた。
[Comparative Example 3]
The fibrous columnar structure aggregate (5A) is the same as in Example 1 except that a surface coat layer of SiO 2 (coat thickness: 10 nm) is provided by sputtering on the surface of the fibrous columnar structure aggregate (5A). A columnar structure aggregate (C3B) and a fibrous columnar structure aggregate (C3C) with a polypropylene substrate were obtained. Here, the thermal conductivity of SiO 2 is 8 W / mK.
The fibrous columnar structure aggregate (C3C) was measured for shear adhesive strength and thermal conductivity.
The results are summarized in Table 1.
表１の実施例より、複数の繊維状柱状構造体を備える繊維状柱状構造体集合体であって、該繊維状柱状構造体の表面に、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導材料から形成される表面コート層を有する繊維状柱状構造体集合体は、高いせん断接着力と高い熱伝導率を両立して発現できることが分かる。 From the examples in Table 1, a fibrous columnar structure aggregate comprising a plurality of fibrous columnar structures, the thermal conductivity material having a thermal conductivity of 20 W / mK or more on the surface of the fibrous columnar structure It can be seen that the fibrous columnar structure aggregate having a surface coat layer formed from can exhibit both high shear adhesive strength and high thermal conductivity.
一方、表１の比較例より、表面コート層を有さない場合や、表面コート層の厚みが２ｎｍ未満である場合や、表面コート層を形成する熱伝導材料の熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ未満である場合は、高いせん断接着力と高い熱伝導率を両立して発現できないことが分かる。 On the other hand, from the comparative example of Table 1, when the surface coat layer is not present, the thickness of the surface coat layer is less than 2 nm, or the thermal conductivity of the heat conductive material forming the surface coat layer is less than 20 W / mK. When it is, it turns out that high shear adhesive force and high thermal conductivity cannot be expressed at the same time.
本発明の繊維状柱状構造体集合体は、高いせん断接着力と高い熱伝導率を両立して発現できるので、例えば、接着性を有する放熱部材として各種用途に利用可能である。 Since the fibrous columnar structure aggregate of the present invention can exhibit both high shear adhesive strength and high thermal conductivity, it can be used in various applications as a heat radiating member having adhesiveness, for example.
１ 基材
２ 繊維状柱状構造体
２ａ 繊維状柱状構造体の片端
３ 表面コート層
１０ 繊維状柱状構造体集合体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該繊維状柱状構造体の表面に、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導材料から形成される表面コート層を有し、
該表面コート層の厚みが２ｎｍ以上であり、
該繊維状柱状構造体の金表面に対するせん断接着力が１０Ｎ／ｃｍ ２ 以上であり、
該繊維状柱状構造体がカーボンナノチューブである、
繊維状柱状構造体集合体。 A fibrous columnar structure aggregate comprising a plurality of fibrous columnar structures,
The surface of the fibrous columnar structure has a surface coat layer formed from a heat conductive material having a thermal conductivity of 20 W / mK or more,
Der thickness of 2nm or more of the surface coat layer is,
The shear adhesive force to the gold surface of the fibrous columnar structure is 10 N / cm 2 or more,
The fibrous columnar structure is a carbon nanotube ;
A fibrous columnar structure aggregate.
A heat radiating member comprising the fibrous columnar structure aggregate according to any one of claims 1 to 5 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011026082A JP5714928B2 (en) | 2011-02-09 | 2011-02-09 | Fibrous columnar structure aggregate and heat dissipation member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011026082A JP5714928B2 (en) | 2011-02-09 | 2011-02-09 | Fibrous columnar structure aggregate and heat dissipation member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012162437A JP2012162437A (en) | 2012-08-30 |
| JP5714928B2 true JP5714928B2 (en) | 2015-05-07 |
Family
ID=46842241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011026082A Active JP5714928B2 (en) | 2011-02-09 | 2011-02-09 | Fibrous columnar structure aggregate and heat dissipation member |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5714928B2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6029482B2 (en) * | 2013-02-06 | 2016-11-24 | 日立造船株式会社 | Carbon nanotube peeling device |
| JP6150686B2 (en) * | 2013-09-04 | 2017-06-21 | 日立造船株式会社 | Heat exchanger and heat exchanger manufacturing method |
| JP6138000B2 (en) * | 2013-09-04 | 2017-05-31 | 長野県 | Method for producing coated carbon nanotube |
| WO2016027601A1 (en) * | 2014-08-21 | 2016-02-25 | 日東電工株式会社 | Semiconductor carrying member and semiconductor mounting member |
| JP2016046521A (en) * | 2014-08-21 | 2016-04-04 | 日東電工株式会社 | Semiconductor transfer member and semiconductor mounting member |
| KR101842522B1 (en) * | 2015-11-27 | 2018-03-28 | 한국기계연구원 | Nano hair layer and radiant heat structure using the same |
| KR20230014781A (en) * | 2020-08-06 | 2023-01-30 | 미쯔이가가꾸가부시끼가이샤 | Pellicle, exposure original plate, exposure apparatus, manufacturing method of pellicle, and manufacturing method of semiconductor device |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69728410T2 (en) * | 1996-08-08 | 2005-05-04 | William Marsh Rice University, Houston | MACROSCOPICALLY MANIPULATED DEVICES MANUFACTURED FROM NANOROE ASSEMBLIES |
| US6504292B1 (en) * | 1999-07-15 | 2003-01-07 | Agere Systems Inc. | Field emitting device comprising metallized nanostructures and method for making the same |
| JP2002141633A (en) * | 2000-10-25 | 2002-05-17 | Lucent Technol Inc | Article comprising vertically nano-interconnected circuit device and method for making the same |
| JP5146256B2 (en) * | 2008-03-18 | 2013-02-20 | 富士通株式会社 | Sheet-like structure and manufacturing method thereof, and electronic device and manufacturing method thereof |
| CN101820572B (en) * | 2009-02-27 | 2013-12-11 | 清华大学 | Thermoacoustic device |
| JP5199753B2 (en) * | 2008-07-01 | 2013-05-15 | 日東電工株式会社 | Method for producing aggregate of carbon nanotubes |
| JP5578699B2 (en) * | 2009-04-28 | 2014-08-27 | 日東電工株式会社 | Carbon nanotube assembly |
-
2011
- 2011-02-09 JP JP2011026082A patent/JP5714928B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012162437A (en) | 2012-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5714928B2 (en) | Fibrous columnar structure aggregate and heat dissipation member | |
| JP4545827B1 (en) | Fibrous columnar structure aggregate and adhesive member using the same | |
| JP4472785B2 (en) | Fibrous columnar structure aggregate and adhesive member using the same | |
| JP5577089B2 (en) | Carbon nanotube composite structure and adhesive member | |
| WO2010032525A1 (en) | Carbon nanotube aggregate | |
| WO2012026203A1 (en) | Aggregate of fibrous columnar structures and adhesive member | |
| JP2014098107A (en) | Holding material used in outer space | |
| JP5199753B2 (en) | Method for producing aggregate of carbon nanotubes | |
| JP5893374B2 (en) | Carbon nanotube aggregate and viscoelastic body using the same | |
| JP5578699B2 (en) | Carbon nanotube assembly | |
| WO2013115146A1 (en) | Sample fixing member for nano indenter | |
| WO2013115144A1 (en) | Sample fixing member for atomic force microscope | |
| JP2012188305A (en) | Infrared-absorbing heat-conductive member | |
| JP2014126470A (en) | Sample fixing member for auger electron spectroscopic analyzer | |
| WO2013084581A1 (en) | Viscoelastic body | |
| JP5892778B2 (en) | Viscoelastic body for wide temperature range | |
| JP2013014449A (en) | Aggregation of fibrous columnar structure | |
| WO2015146614A1 (en) | Sims analysis method and sims analysis device | |
| JP5764236B2 (en) | Method for producing aggregate of carbon nanotubes | |
| JP2016043091A (en) | Cleaning member |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131118 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140725 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140827 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140924 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150304 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150312 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5714928 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |