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▶ ネオグラフ ソリューションズ，リミティド ライアビリティ カンパニーの特許一覧 ▶ ダブリュ．エル．ゴア アンド アソシエイツ，インコーポレイティドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-03-21
(45)【発行日】2025-03-31
(54)【発明の名称】熱管理システム
(51)【国際特許分類】
H01L 23/36 20060101AFI20250324BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20250324BHJP
G06F 1/20 20060101ALI20250324BHJP
【ＦＩ】
H01L23/36 D
H05K7/20 F
G06F1/20 C
G06F1/20 B
【請求項の数】
23
(21)【出願番号】P 2022549819
(86)(22)【出願日】2021-02-26
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-12
(86)【国際出願番号】 US2021019920
(87)【国際公開番号】W WO2021174006
(87)【国際公開日】2021-09-02
【審査請求日】2023-11-10
(31)【優先権主張番号】62/983,243
(32)【優先日】2020-02-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】517182930
【氏名又は名称】ネオグラフ ソリューションズ，リミティド ライアビリティ カンパニー
(73)【特許権者】
【識別番号】391028362
【氏名又は名称】ダブリュ．エル．ゴア アンド アソシエイツ，インコーポレイティド
【氏名又は名称原語表記】Ｗ．Ｌ． ＧＯＲＥ ＆ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＳ， ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110003339
【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】テイラー，ジョナサン
(72)【発明者】
【氏名】キーン，リンジー
(72)【発明者】
【氏名】ウォーレン，ミッチェル
(72)【発明者】
【氏名】アレン，ジョン シー．
(72)【発明者】
【氏名】スブラマニアン，プラシャンス
【審査官】清水 稔
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０２８８８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０８４４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１１１００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０７５５０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００５／０２７０７４６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】Brett Trimmer，Current Trends inFlexible Graphite for Cooling Advanced Consumer Electronics，Electronics Cooling，米国，2020年02月19日，https://www.electronics-cooling.com/2020/02/current-trends-in-flexible-graphite-for-cooling-advanced-consumer-electronics/#_ednref1
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２３／３６
Ｈ０５Ｋ ７／２０
Ｇ０６Ｆ １／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ａ．少なくとも１００μｍの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイトの第１の要素と、ｂ．前記第１の要素に隣接する絶縁材料の第２の要素であって、０．０５Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有する、第２の要素と
を含み、
前記絶縁材料の第２の要素は、エアロゲル及び延伸ポリテトラフルオロエチレンの多孔質ポリマーマトリックスを含む、熱管理システム。
【請求項2】
前記可撓性グラファイトの第１の要素は、モノリシック層を含む、請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項3】
前記絶縁材料の第２の要素の厚さは、２ｍｍ未満である、請求項１又は２に記載の熱管理システム。
【請求項4】
前記絶縁材料の第２の要素は、アクリル接着剤、シリコーン接着剤、又は両面接着テープによって前記可撓性グラファイトの第１の要素に接着されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項5】
前記可撓性グラファイトの第１の要素の表面積は、前記絶縁材料の第２の要素の表面積よりも少なくとも１．１倍大きい、請求項１～４のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項6】
前記絶縁材料の第２の要素の厚さは、前記可撓性グラファイトの第１の要素の厚さの１０倍以下である、請求項１～５のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項7】
ａ．熱源と、ｂ．外部表面と、
ｃ．前記熱源と前記外部表面との間に位置し、前記熱源と熱連通している、請求項１～６のいずれか一項に記載の熱管理システムと
を含む、電子デバイス。
【請求項8】
前記外部表面又は前記熱源のうちの少なくとも１つと前記熱管理システムとの間に空隙をさらに含む、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項9】
前記外部表面の一部は、前記熱管理システムと物理的に接触している、請求項７又は請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項10】
前記熱源は、前記熱管理システムの少なくとも一部と物理的に接触している、請求項７～９のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項11】
前記熱管理システムの前記絶縁材料の第２の要素は、前記熱源に面するように向いている、請求項７～１０のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項12】
前記熱管理システムの前記可撓性グラファイトの第１の要素は、前記熱源に面するように向いている、請求項７～１０のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項13】
ａ．少なくとも１００μｍの厚さ、少なくとも１０００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイトの第１の要素と、ｂ．前記可撓性グラファイトの第１の要素に隣接する絶縁材料の第２の要素であって、０．０５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料の第２の要素と、
ｃ．少なくとも１００μｍの厚さ、少なくとも１０００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有する、前記第２の要素に隣接する可撓性グラファイトの第３の要素と
を含み、
前記絶縁材料の第２の要素は、エアロゲル及び延伸ポリテトラフルオロエチレンの多孔質ポリマーマトリックスを含む、熱管理システム。
【請求項14】
前記可撓性グラファイトの第１の要素又は前記可撓性グラファイトの第３の要素のうちの少なくとも一方又は両方が、モノリシックである、請求項１３に記載の熱管理システム。
【請求項15】
前記絶縁材料の第２の要素の厚さは、２ｍｍ未満である、請求項１３又は請求項１４のいずれかに記載の熱管理システム。
【請求項16】
前記絶縁材料の第２の要素は、アクリル接着剤、シリコーン接着剤、又は両面接着テープによって前記可撓性グラファイトの第１の要素に接着されている、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項17】
前記可撓性グラファイトの第１の要素、前記可撓性グラファイトの第３の要素、又はその両方のうちの少なくとも１つの表面積が、前記絶縁材料の第２の要素の表面積よりも少なくとも１．１倍大きい、請求項１３～１６のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項18】
前記絶縁材料の第２の要素の厚さが、前記可撓性グラファイトの第１の要素又は前記可撓性グラファイトの第３の要素のうちの最も厚い厚さの１０倍までである、請求項１３～１７のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項19】
ａ．熱源と、ｂ．外部表面と、
ｃ．前記熱源と前記外部表面との間に配置される、請求項１３～１８のいずれか一項に記載の熱管理システムと
を含む、電子デバイス。
【請求項20】
前記熱管理システムの少なくとも一方の側に空隙が存在する、請求項１９に記載の電子デバイス。
【請求項21】
前記外部表面は、前記熱管理システムの少なくとも一部と物理的に接触している、請求項１９又は請求項２０のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項22】
前記熱源は、前記熱管理システムの少なくとも一部と物理的に接触している、請求項１９～２１のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項23】
前記システムは、少なくとも１００μｍの厚さ、少なくとも１０００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有し、前記第２の要素に隣接する可撓性グラファイトの第３の要素をさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願を相互参照
本出願は、２０２０年２月２８日出願の米国仮出願第６２／９８３，２４３号の優先権を主張するものであり、内容を参照することにより組み込まれる。
本出願は、２０２０年２月２８日出願の米国仮出願第６２／９８３，２４３号の優先権を主張するものであり、内容を参照することにより組み込まれる。
【0002】
本発明は、熱管理システム及び熱管理システムを備えた電子デバイスに関する。具体的には、一実施形態において、本開示は、第１の要素と、第１の要素に隣接する第２の要素と、第２の要素に隣接し、第１の要素に対向する任意の第３の要素とを含む熱管理システムに関する。第１の要素及び任意の第３の要素は、同じ又は異なる物理的特性を有する可撓性グラファイト物品を含む。第２の要素は、限定されるものではないが、エアロゲル等の絶縁材料を含む。
【背景技術】
【0003】
携帯電話、「ネットブック」と呼ばれることもある小型ラップトップコンピュータ、又は「スマートフォン」と呼ばれることもある電子又はデジタルアシスタント等の、処理速度、表示解像度、デバイスフィーチャー（カメラ等）、高周波数を増大させる、高度な電子デバイスの開発に伴って、相対的に、高温となる。実際に、電子及び電気コンポーネント及びシステムにおいて、同様に、高電力光学デバイス等の他のデバイスにおいて、マイクロプロセッサや集積回路等の複雑な電力要件を有し、かつ別の技術的進歩を示す小型デバイスに対する要望に伴って、熱管理はより重要である。マイクロプロセッサ、集積回路、ディスプレイ、カメラ（特に、集積フラッシュを有するもの）、及び他の複雑な電子コンポーネントは、典型的には、ある範囲の閾値温度下でのみ効率的に動作する。これらのコンポーネントの動作中に発生する過剰な熱は、それ自体の性能を損なうだけでなく、他のコンポーネント、特に隣接するコンポーネント、及びシステム全体の性能及び信頼性を低下させる可能性もあり、システム故障を引き起こす可能性さえある。電子システムが動作すると予想される極端な温度を含む、広範囲の環境条件は、これらの悪影響を深刻なものにさせる。
【0004】
加えて、発熱コンポーネントの存在は、ホットスポット、すなわち、周囲の領域よりも高温の領域を作り出す。これは、プラズマディスプレイパネル、ＯＬＥＤ、又はＬＣＤ等のディスプレイにおいて確かに当てはまり、コンポーネントや生成される画像の性質によって生じる温度差が、熱ストレスを引き起こし、デバイスの所望の動作特性及び寿命を低減する。他の電子デバイスにおいては、ホットスポットが周囲のコンポーネントに悪影響を及ぼす可能性があり、ユーザの膝にあるラップトップケースの底部、キーボード上のタッチポイント、又は携帯電話やスマートフォンの背面等のホットスポット等、ユーザに不快感をもたらす可能性もある。これらの状況では、デバイスによって生成される総熱量は極端ではないので、熱放散は必要とされない場合があるが、ホットスポットからの熱がデバイスに均一に拡散される場合には、ホットスポットを低減又は排除するために、熱拡散が必要とされる場合がある。
【0005】
このように、電子デバイスがより複雑になり、より多くの熱、特にホットスポットを生じるにつれて、熱管理は、電子デバイスの設計のますます重要な要素になっている。従って、当技術分野において、ホットスポットを低減又は排除するために、電子デバイスにおいて、発生する熱を管理するために使用することができる有効な熱管理システムが尚必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】米国特許第９，２６７，７４５号明細書
【文献】米国特許第７，１１８，８０１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
本明細書において、熱管理システム、及び熱管理システムを含む電子デバイスが開示される。本発明の熱管理システムは、電子デバイスによって生成される熱を効果的に管理して、ホットスポットを低減又は排除するために使用することができる。
【0008】
本開示の一実施形態によれば、熱管理システムが提供される。熱管理システムは、第１の要素と、第２の要素と、任意の第３の要素とを含む。第１の要素は、６５ミクロン～９５ミクロンの厚さ、７００Ｗ／ｍＫ～９５０Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む。第２の要素は、第１の要素に隣接し、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む。任意の第３の要素は、第２の要素に隣接し、第１の要素に対向し、少なくとも６５ミクロン～５００ミクロンの厚さ、７００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む。
【0009】
本開示の他の実施形態によれば、熱管理システムが提供される。熱管理システムは、第１の要素と、第２の要素と、任意の第３の要素とを含む。第１の要素は、１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む。第２の要素は、第１の要素に隣接し、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む。任意の第３の要素は、第２の要素に隣接し、第１の要素に対向し、１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む。
【0010】
本開示のさらなる実施形態によれば、熱管理システムが提供される。熱管理システムは、第１の要素と、第２の要素と、任意の第３の要素とを含む。第１の要素は、少なくとも１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む。第２の要素は、第１の要素に隣接し、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む。任意の第３の要素は、第２の要素に隣接し、第１の要素に対向し、少なくとも１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む。
【0011】
本開示のさらなる実施形態によれば、熱管理システムが提供される。熱管理システムは、第１の要素と、第２の要素と、任意の第３の要素とを含む。第１の要素は、１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む。第２の要素は、第１の要素に隣接し、０．０５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む。任意の第３の要素は、第２の要素に隣接し、第１の要素に対向し、少なくとも１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む。
【0012】
本開示のさらなる追加の実施形態によれば、熱管理システムは、１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫ超の面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する第１の要素と、０．１５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁要素を含む第２の要素とを含む。第２の要素は、少なくとも第１の要素と等しい厚さ、第１の要素の１０倍以下（１０ｘ）（好ましくは、７倍（７ｘ）以下）、より好ましくは、５倍（５ｘ）以下、さらに好ましくは、３倍（３ｘ）以下）までの厚さを有していてもよい。
【0013】
本開示の熱管理システムのさらなる実施形態は、少なくとも１００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイトの第１の要素を含む。実施形態はまた、第１の要素に隣接する絶縁材料の第２の要素を含み、第２の要素は、０．０５Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有する。
【0014】
本開示の熱管理システムのさらなる実施形態は、少なくとも１００ミクロンの厚さ、少なくとも１０００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイトの第１の要素を含む。実施形態はまた、可撓性グラファイトの第１の要素に隣接する絶縁材料の第２の要素を含み、第２の要素は、０．０５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する。実施形態はまた、第２の要素に隣接する可撓性グラファイトの第３の要素を含み、第３の要素は、少なくとも１００ミクロンの厚さ、少なくとも１０００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有する。
【0015】
本開示によれば、本開示の熱管理システムを含む電子デバイスが提供される。電子デバイスは、熱源と、外部表面と、本開示の熱管理システムとを含む。熱管理システムは、第１の要素又は任意の第３の要素のいずれかは、熱源と動作可能に熱連通し、第１の要素及び任意の第３の要素の他方は、外部表面に面するように、電子デバイス内に配置される。
【0016】
特に添付の図面を参照して読み、以下の詳細な説明を考慮すると、本発明は、よく理解され、その利点がより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本開示の熱管理システムの例示的な実施形態の模式図である。
【図1a】本開示の熱管理システムの例示的な実施形態の模式図である。
【図2】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図2a】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図3】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図3a】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図4】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図5】本開示の熱管理システムの例示的な実施形態の模式図である。
【図6a】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図6b】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図6c】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図6d】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図6e】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図6f】本開示の熱管理システムを含む電子デバイスの例示的な実施形態の模式図である。
【図7】本開示の実施例Ｉに従って利用される実験セットアップの模式図である。
【図8】本開示の実施例Ｉによるサンプルのサーマルテストのグラフを示す。
【図8a】本開示の実施例Ｉのサンプル２と同様の厚さの比較サンプルとのシミュレーションのグラフを示す。
【図9】本開示の実施例ＩＩによるＧｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬデバイスのスクリーン（Ａ）及び背面カバー（Ｂ）のＩＲ画像を示す。無数の温度スケールは、色と温度との間の方向の傾向を示している。表面ホットスポットは、白色領域によって表される。
【図10】本開示の実施例ＩＩによる、ＴＩＭを介して取り付けられた熱電対を有するＧｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬデバイスのスクリーン（Ａ）及び背面カバー（Ｂ）の画像を示す。熱電対を正確に配置して、表面ホットスポット位置の温度を測定した。
【図11】本開示の実施例ＩＩによるコンフォーマブルポリマーによって既存の空隙厚さが測定された７つの番号を付けた位置で背面カバーが取り外されたＧｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬデバイスの画像を示す。
【図12】本開示の実施例ＩＩに従って使用される、物理的材料、材料の例示的構成、及びテスト構成を示す。
【図13】本開示の実施例ＩＩによるＧｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬデバイスの背面カバーの内側の部品配置（Ａ）及び形状（Ｂ）の画像を示す。
【図14a】本開示の実施例ＩＩによるＧｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬデバイスにおける断面Ａ－Ａの位置を示す。
【図15】本開示の実施例ＩＩによるＧｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬデバイスにおいてテストした全ての構成についての定常状態背面カバーホットスポット温度（上）及びＧＰＵ最大温度（下）のグラフを示す。
【図16】本開示の実施例ＩＩによる、Ｇｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬデバイスにおいてテストした全ての構成について、背面カバーホットスポット上のズームされたＩＲ画像を示す。
【図17】本開示の実施例ＩＩによるＧｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬデバイスにおける、エアオンリー、アウトオブボックススロットリング（左）、及び構成Ｄ５、固定周波数（右）についての過渡的（平滑化された）ベンチマークスコア（上）、ＣＰＵ周波数（中）、及びＧＰＵ周波数（下）のグラフを示す。
【図18】本開示の実施例ＩＩによるＧｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬデバイスにおける、エアオンリー、アウトオブボックススロットリング及び構成Ｄ５の固定周波数についての、定常状態の背面カバーホットスポット温度（上）、スリングショットエクストリームベンチマークスコア（中央）、及びフレーム毎秒（下）のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本明細書では、熱管理システム、及び熱管理システムを含む電子デバイスについて説明する。本発明の熱管理システムを用いて、電子デバイスによって生成される熱を効果的に管理して、ホットスポットを低減又は排除することができる。
【0019】
本開示の実施形態のいくつかによれば、熱管理システムは、第１の要素と、第１の要素に隣接する第２の要素と、第２の要素に隣接し、第１の要素に対向する任意の第３の要素とを含む。一般に、第１の要素及び任意の第３の要素は、同じ又は異なる物理的特性を有する可撓性グラファイト物品（本明細書では「可撓性グラファイトの第１の要素」及び「可撓性グラファイトの第３の要素」とも呼ぶ）を含み、第２の要素は、０．０５Ｗ／ｍＫ以下、好ましくは０．０２５Ｗ／ｍＫ未満を含む、０．１５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料（本明細書では「絶縁材料第２の要素」とも呼ぶ）を含む。
【0020】
上述のように、本開示のいくつかの実施形態の熱管理システムの第１の要素及び任意の第３の要素は、それぞれ、可撓性グラファイト物品を含む。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、可撓性グラファイトシートである。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、グラファイト材料の１つ以上の層を含む。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品を形成するために使用されるグラファイト材料は、膨張グラファイトシート（剥離又は膨張グラファイトの圧縮粒子のシートと呼ばれることもある）、合成グラファイト（例えば、熱分解グラファイト、グラファイト化ポリイミド膜）、及びそれらの組み合わせを含む。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、モノリシックである。本明細書で使用するとき、「モノリシック」という用語は、接着剤を含まない単一の一体構造を指す。従って、モノリシック可撓性グラファイト物品は、異なるグラファイト材料を含むグラファイト材料の１層又は複数層（例えば、２、３、４）を含むことができ、これらの層は、接着剤を使用することなく一体構造を形成するように互いに接合される。
【0021】
本開示の熱管理システムでの使用に適した例示的な可撓性グラファイト物品は、特許文献１に記載されており、その内容全体は参照により本明細書に援用される。本開示の発明に従って使用される例示的な市販の可撓性グラファイト物品としては、ＮｅｏＧｒａｆ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ、ＬＬＣ（Ｌａｋｅｗｏｏｄ，ＯＨ）より入手可能なＮＥＯＮＸＧＥＮ（登録商標）可撓性グラファイト材料が挙げられる。本開示の熱管理システムを実施するために使用されるＮＥＯＮＸＧＥＮ材料の例示的なグレードとしては、これらに限られるものではないが、Ｎ－８０、Ｎ－１００、Ｐ－１００、Ｎ－１５０、Ｐ－１５０、Ｎ－２００、Ｐ－２００、Ｐ－２５０、Ｎ－２７０及びＮ－３００等のＮＥＯＮＸＧＥＮ材料のＮ、Ｐ、及びＵシリーズが挙げられる。そのような材料の様々な特性としては、（１）７０ミクロン～少なくとも３００ミクロンまで、例えば、５００ミクロンまでの厚さ、（２）８００Ｗ／ｍＫ～１，４００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率（ｋ｜｜）、（３）３Ｗ／ｍＫ～６Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率（ｋ⊥）、及び／又は（４）少なくとも１．８ｇ／ｃｍ３～２．１ｇ／ｃｍ３の密度が挙げられる。
【0022】
簡単に述べると、本開 示の熱管理システムの第１の要素及び任意の第３の要素は、それぞれ、同じ又は異なる物理的特性を有する可撓性グラファイト物品を含む。例えば、第１の要素及び任意の第３の要素は、これらに限られるものではないが、厚さ、面内熱伝導率、及び面貫通熱伝導率を含む、同じ又は異なる物理的特性を有する可撓性グラファイト物品を含んでもよい。
【0023】
本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、少なくとも６５ミクロン～５００ミクロンの厚さを有する。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、少なくとも６５ミクロンの厚さを有し、例えば、６５ミクロン～５００ミクロン、８０ミクロン～４５０ミクロン、９０ミクロン～４２５ミクロン、１００ミクロン～４００ミクロン、１２５ミクロン～３００ミクロン、１３０ミクロン～２５０ミクロン等である。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、６５ミクロン～９５ミクロンの厚さを有し、例えば、７０ミクロン～９０ミクロン、７５ミクロン～８５ミクロン等である。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、１００ミクロンを超える厚さを有し、例えば、１００ミクロン～５００ミクロン、１１０ミクロン～４００ミクロン、１２５ミクロン～３００ミクロン、１３０ミクロン～２５０ミクロン等である。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、少なくとも１００ミクロンの厚さを有し、例えば、少なくとも１００ミクロン～５００ミクロン、１１０ミクロン～４００ミクロン、１２５ミクロン～３００ミクロン、１３０ミクロン～２５０ミクロン等である。
【0024】
本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、７００Ｗ／ｍＫ～１５００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率を有する。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、７００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有し、例えば、７００Ｗ／ｍＫ～１５００Ｗ／ｍＫ、７５０Ｗ／ｍＫ～１４００Ｗ／ｍＫ、８００Ｗ／ｍＫ～１３５０Ｗ／ｍＫ、９５０Ｗ／ｍＫ～１３００Ｗ／ｍＫ、１０００Ｗ／ｍＫ～１２００Ｗ／ｍＫ等である。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、７００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有し、例えば、７００Ｗ／ｍＫ～９５０Ｗ／ｍＫ、７２５Ｗ／ｍＫ～９００Ｗ／ｍＫ、７５０Ｗ／ｍＫ～８５０Ｗ／ｍＫ等である。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有し、例えば、１０００Ｗ／ｍＫ～１５００Ｗ／ｍＫ、１０２５Ｗ／ｍＫ～１４００Ｗ／ｍＫ、１０５０Ｗ／ｍＫ～１３００Ｗ／ｍＫ、１１００Ｗ／ｍＫ～１２００Ｗ／ｍＫ等である。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、少なくとも１０００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率を有し、例えば、少なくとも１０００Ｗ／ｍＫ～１５００Ｗ／ｍＫ、１０２５Ｗ／ｍＫ～１４００Ｗ／ｍＫ、１０５０Ｗ／ｍＫ～１３００Ｗ／ｍＫ、１１００Ｗ／ｍＫ～１２００Ｗ／ｍＫ等である。
【0025】
本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有し、例えば、０．５Ｗ／ｍＫ～５．９９Ｗ／ｍＫ、１Ｗ／ｍＫ～５．７５Ｗ／ｍＫ、２Ｗ／ｍＫ～５．５Ｗ／ｍＫ、３Ｗ／ｍＫ～５Ｗ／ｍＫ等である。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、６Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有し、例えば、０．５Ｗ／ｍＫ～６Ｗ／ｍＫ、１Ｗ／ｍＫ～５．７５Ｗ／ｍＫ、２Ｗ／ｍＫ～５．５Ｗ／ｍＫ、３Ｗ／ｍＫ～５Ｗ／ｍＫ等である。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、４．５Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有し、例えば、０．５Ｗ／ｍＫ～４．５Ｗ／ｍＫ、０．７５Ｗ／ｍＫ～４．２５Ｗ／ｍＫ、１Ｗ／ｍＫ～４Ｗ／ｍＫ、１．２５Ｗ／ｍＫ～３．７５Ｗ／ｍＫ、１．５Ｗ／ｍＫ～３．２５Ｗ／ｍＫ、２Ｗ／ｍＫ～３Ｗ／ｍＫ等である。本開示の実施形態において、可撓性グラファイト物品は、好ましくは、３Ｗ／ｍＫ～５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する。
【0026】
本開示の種々の実施における熱管理システムの第２の要素は、０．１５Ｗ／ｍＫ以下、例えば、０．０５Ｗ／ｍＫ以下、好ましくは、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む。本開示のある態様において、第２の要素は、０．０５Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０４５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む。本開示の特定の態様において、第２の要素は、０．０２５Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０２５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０２５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０２５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率も有する絶縁材料を含む。
【0027】
本開示の実施形態において、第２の要素は、２ｍｍ未満の厚さを有する。本開示の実施形態において、第２の要素は、１ミクロン～２ｍｍ、例えば、５ミクロン～２ｍｍ、１０ミクロン～２ｍｍ、２０ミクロン～２ｍｍ、３０ミクロン～２ｍｍ、５０ミクロン～２ｍｍ、７０ミクロン～２ｍｍ、０．１ｍｍ～１．５ｍｍ、０．１ｍｍ～１ｍｍ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍ、０．１ｍｍ～０．３ｍｍ、０．１ｍｍ～０．２５ｍｍの厚さを有する。本開示の実施形態において、第２の要素が３０ミクロン～２ｍｍの厚さを有する可能性がある。本開示の実施形態において、第２の要素は、１ミクロン、５ミクロン、１０ミクロン、２０ミクロン、３０ミクロン、５０ミクロン、７０ミクロン、１００ミクロン、１５０ミクロン、２００ミクロン、２５０ミクロン、５００ミクロン、７５０ミクロン、１ｍｍ、１．５ｍｍ、又は２ｍｍの厚さを有する。
【0028】
特定の実施形態において、第２の要素の厚さは、第１の要素及び任意の第３の要素の最も厚い厚さと少なくとも同じ厚さである。あるいは、第２の要素は、第１の要素又は任意の第３の要素の最も厚い厚さの１０倍（１０ｘ）以下の厚さを有する。好ましくは、第２の要素は、第１の要素又は任意の第３の要素の最も厚い厚さの７倍（７ｘ）以下の厚さを有する。さらに好ましくは、第２の要素の厚さは、第１の要素又は任意の第３の要素の最も厚い厚さの５倍（５ｘ）以下である。さらに好ましくは、第２の要素は、第１の要素又は任意の第３の要素の最も厚い厚さの３倍（３ｘ）以下の厚さを有する。
【0029】
本開示の実施形態において、絶縁材料は、多孔質ポリマーマトリックスを含む。好適な多孔質ポリマーマトリックスの一例は、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜である。実施形態において、ｅＰＴＦＥ膜は、０．１５Ｗ／ｍＫ未満、好ましくは、０．０５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有し、例えば、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３Ｗ／ｍＫ～０．０４５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する。実施形態において、ｅＰＴＦＥ膜は、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有し、例えば、０．０２５Ｗ／ｍＫ、０．０３Ｗ／ｍＫ、０．０３５Ｗ／ｍＫ、０．０４Ｗ／ｍＫ、０．０４５Ｗ／ｍＫ、又は０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する。
【0030】
ｅＰＴＦＥ膜の好ましい厚さは、１００ミクロン以下であり、例えば、１ミクロン～１００ミクロン、１ミクロン～９０ミクロン、５ミクロン～８０ミクロン、１０ミクロン～７５ミクロン、２０ミクロン～６０ミクロンである。実施形態において、ｅＰＴＦＥ膜は、１ミクロン～５０ミクロン、例えば、１ミクロン～４０ミクロン、５ミクロン～２５ミクロンの厚さを有する。本開示の発明に従って使用される例示の市販のｅＰＴＦＥ膜は、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｎｅｗａｒｋ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）より入手可能である。
【0031】
適切なｅＰＴＦＥ膜の一例は、少なくとも４０重量％、８０重量％までの空気を含む。ｅＰＴＦＥ膜の気孔率は、約４０％～約９７％の範囲である。気孔率測定機器（「ＰＭＩ」）を使用して、気孔率は測定される。細孔径の測定は、Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．（Ｈｉａｌｅａｈ，Ｆｌｏｒｉｄａ）製Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ（登録商標）によって行われる。Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒは、液体置換法（ＡＳＴＭ規格Ｅ１２９８－８９に記載）を使用して、多孔質媒体中の孔径分布の自動測定を行う機器である。
【0032】
本開示による使用に適した代替の多孔質ポリマーマトリックス材料としては、これらに限られるものではないが、延伸ポリエチレン膜、ポリエチレン（「ＰＥ」）、ポリプロピレン（「ＰＰ」）及びポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）のうちの１つ以上のポリマーのナノファイバーウェブ、ポリエチレン（「ＰＥ」）、ポリプロピレン（「ＰＰ」）及びポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）のうちの１つ以上のポリマーの織布又は不織布、及びこれらの組み合わせが挙げられる。ｅＰＴＦＥ膜に関する特性の上記の説明は、代替の多孔質ポリマーマトリックス材料にも同様に適用される。任意で、多孔質ポリマーマトリックス材料は、これらに限定されないが、アクリル及び／又はシリコーンポリマー等の接着剤でコーティングされていてもよい。
【0033】
本開示の実施形態において、絶縁材料は、エアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含み、０．０２５Ｗ／ｍＫ（大気状態、すなわち、約２９８．１５Ｋ及び約１０１．３ｋＰａ）未満の面貫通熱伝導率を有し、例えば、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、又は０．０１７Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有する。本開示の実施形態において、絶縁材料は、エアロゲル粒子及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含み、０．０２５Ｗ／ｍＫ以下（大気状態、すなわち、約２９８．１５Ｋ及び約１０１．３ｋＰａ）の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０２５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５～０．０２５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、及び０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０２５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する。本発明の絶縁材料の実施形態での使用に適したエアロゲル粒子としては、無機と有機の両方のエアロゲル、及びその混合物が含まれる。無機エアロゲルには、代替として、ケイ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、バナジウム等の無機酸化物から形成されるもの、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、シリカエアロゲルが特に好ましい。有機エアロゲルもまた、本発明の絶縁材料の実施形態での使用に適しており、炭素、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリイミド、ポリフルフリルアルコール、フェノールフルフリルアルコール、メラミンホルムアルデヒド、レゾルシノールホルムアルデヒド、クレゾール、ホルムアルデヒド、ポリシアヌレート、ポリアミド、例えば、限定されるものではないが、ポリアクリルアミド、エポキシド、寒天、アガロース等のいずれかから調製することができる。好ましくは、エアロゲル粒子は、７０ｎｍ未満、例えば、１ｎｍ～７０ｎｍ、５ｎｍ～７０ｎｍ、１０ｎｍ～６０ｎｍの平均細孔径を有する。
【0034】
エアロゲル粒子に加えて、本開示の実施形態による絶縁材料はＰＴＦＥを含む。ＰＴＦＥは、バインダーとして機能し、「バインダー」という用語は、ＰＴＦＥ成分が、エアロゲルの粒子を他のエアロゲル粒子、又は追加の任意の成分と一緒に保持又は凝集させることを意味する。本開示の実施形態において、絶縁材料は、約４０ｗｔ％以上のエアロゲル、約６０ｗｔ％以上のエアロゲル、又は約８０ｗｔ％以上のエアロゲルを含むエアロゲル粒子とＰＴＦＥ粒子との混合物を含む。
【0035】
エアロゲル粒子とＰＴＦＥ粒子との好ましい混合物は、約４０ｗｔ％～約９５ｗｔ％のエアロゲル、さらに約４０ｗｔ％～約８０ｗｔ％のエアロゲルを含む。ＰＴＦＥ粒子は、好ましくは、エアロゲル／ＰＴＦＥ混合物の約６０ｗｔ％以下、混合物の約４０ｗｔ％以下、又はエアロゲル／ＰＴＦＥ混合物の約２０ｗｔ％以下含まれる。
【0036】
好ましい混合物は、約５ｗｔ％～約６０ｗｔ％のＰＴＦＥ、及び約２０ｗｔ％～約６０ｗｔ％のＰＴＦＥを含むエアロゲル／ＰＴＦＥ混合物を含む。本開示の発明における使用に適した例示の絶縁材料は、特許文献２に記載されており、その内容全体は参照により本明細書に援用される。
【0037】
本開示の発明に従って使用される例示の市販の絶縁材料は、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ、Ｉｎｃ．（Ｎｅｗａｒｋ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）より入手可能である。好ましい実施形態において、エアロゲル／ＰＴＦＥ絶縁物品は、モノリシックである。他の実施形態において、エアロゲル／ＰＴＦＥ絶縁物品は、均質な複合物品である。実施形態において、エアロゲル／ＰＴＦＥ絶縁物品は、ｅＰＴＦＥ膜等の多孔質マトリックス、又は上述の代替の多孔質マトリックス材料のうちの１つによって、１つ又は複数の側面にクラッドされてもよい。エアロゲル／ＰＴＦＥ絶縁物品の利点には、その高強度、高負荷及び／又は高温耐性が含まれる。エアロゲル／ＰＴＦＥ絶縁物品は、単位体積又は厚さに基づいて、生の数値に関して、多くの他の選択肢よりも改善された特性を有する。エアロゲル／ＰＴＦＥ絶縁物品の特定の実施形態は、３０ミクロン～２ｍｍの厚さを有する。
【0038】
図１を参照すると、本開示の熱管理システム１００の実施形態が示されている。熱管理システム１００は、第１の要素１０と、第１の要素１０に隣接する第２の要素２０と、第２の要素２０に隣接し、第１の要素１０に対向する任意の第３の要素３０とを含む。従って、熱管理システム１００は、第１の要素１０と任意の第３の要素３０との間に配置された第２の要素２０を有するサンドイッチ型構造又は構築物を有する。
【0039】
前述のように、熱管理システム１００の第１の要素１０及び任意の第３の要素３０は、それぞれ、同じ又は異なる物理的特性を有する可撓性グラファイト物品を含み、熱管理システム１００の第２の要素２０は、０．０５Ｗ／ｍＫ未満、好ましくは、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む。
【0040】
一実施形態において、本開示の熱管理システム１００は、６５ミクロン～９５ミクロンの厚さ、７００Ｗ／ｍＫ～９５０Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素１０と、第１の要素１０に隣接し、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面内熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素２０と、第２の要素２０に隣接し、第１の要素１０に対向し、少なくとも６５ミクロンの厚さ、７００Ｗ／ｍＫ超の面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む任意の第３の要素３０とを含む。
【0041】
第２の実施形態において、本開示の熱管理システム１００は、１００ミクロンを超える厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素１０と、第１の要素１０に隣接し、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素２０と、第２の要素２０に隣接し、第１の要素１０に対向し、１００ミクロンを超える厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む任意の第３の要素３０とを含む。特定の実施形態において、第１の要素１０又は任意の第３の要素３０のうちの少なくとも１つの厚さは、少なくとも１２５ミクロンであり、例えば、少なくとも１３０ミクロン、少なくとも１５０ミクロンで、５００ミクロンまでであり、第２の要素の厚さは、２ｍｍ未満であり、例えば、１ｍｍ未満、０．１ｍｍ～０．２５ｍｍである。
【0042】
他の実施形態において、本開示の熱管理システム１００は、少なくとも１００ミクロンの厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素１０と、第１の要素１０に隣接し、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素２０と、第２の要素２０に隣接し、第１の要素１０に対向し、少なくとも１００ミクロンの厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む任意の第３の要素３０とを含む。特定の実施形態において、第１の要素１０又は任意の第３の要素３０のうちの少なくとも１つの厚さは、少なくとも１２５ミクロン、例えば、少なくとも１３０ミクロン、少なくとも１５０ミクロンで、５００ミクロンまでであり、第２の要素の厚さは、２ｍｍ未満、例えば、１ｍｍ未満、０．１ｍｍ～０．２５ｍｍである。
【0043】
さらなる実施形態において、本開示の熱管理システム１００は、少なくとも１００ミクロンの厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素１０と、第１の要素１０に隣接し、０．０５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素２０と、第２の要素２０に隣接し、第１の要素１０に対向し、少なくとも１００ミクロンの厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む任意の第３の要素３０とを含む。特定の実施形態において、第１の要素１０又は任意の第３の要素３０のうちの少なくとも１つの厚さは、少なくとも１２５ミクロン、例えば、少なくとも１３０ミクロン、少なくとも１５０ミクロンで、５００ミクロンまでであり、第２の要素の厚さは、２ｍｍ未満、例えば、１ｍｍ未満、０．１ｍｍ～０．２５ｍｍである。
【0044】
熱管理システム１００の開示された実施形態に一致する、第１の要素１０、第２の要素２０、及び任意の第３の要素３０の前述の材料及び特性の範囲（例えば、厚さ、面内熱伝導率、面貫通熱伝導率）のいずれかが使用される。
【0045】
本開示の実施形態において、熱管理システム１００の第１の要素１０及び任意の第３の要素３０のうちの少なくとも１つはモノリシックである。本開示の実施形態において、熱管理システム１００の第１の要素１０及び任意の第３の要素３０の両方がモノリシックである。
【0046】
本開示の実施形態において、第１の要素１０及び任意の第３の要素３０は、第２の要素２０の対向する表面に接着される。第１の要素１０及び任意の第３の要素３０は、両面粘着テープを使用して第２の要素２０に接着される。好ましくは、両面粘着テープは、２０ミクロン未満、例えば、１５ミクロン未満、１０ミクロン未満の厚さを有する。両面粘着テープは、アクリル又はラテックス接着材料等を含んでいてもよい。本開示の実施形態において、両面粘着テープは、接着剤中に公称空隙又は孔を含む。本開示の実施形態において、両面接着テープの接着材料は、非水系及び非発泡系接着剤である。
【0047】
本開示の実施形態において、熱管理システム１００は、第１の要素１０及び任意の第３の要素３０のうちの少なくとも１つに任意のコーティング層を有していてもよい。特定の実施形態において、コーティング層は、誘電体材料、プラスチック材料（例えば、ポリエチレン、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）、又はポリイミド）、及び外向き接着材料上に剥離ライナーを有する両面粘着テープのうちの１つ以上を含む。好ましい両面粘着テープは、１０ミクロン以下の厚さを有する担体（例えば、樹脂膜）を含む。
【0048】
図１ａを参照すると、本開示による熱管理システム１５０の他の実施形態が示されている。熱管理システム１５０は、１００ミクロンを超える厚さ及び１，０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素１０を含む。電子デバイスにおける用途のために、可撓性グラファイト物品は、シートの形態であるのが好ましい。
【0049】
引き続き図１ａを参照すると、熱管理システム１５０は、０．０５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素２０も含む。第２の要素２０の厚さは、第１の要素１０の厚さと少なくとも同じ厚さを有し、第１の要素１０の厚さの１０倍（１０ｘ）以下、第１の要素１０の厚さの７倍（７ｘ）以下、第１の要素１０の厚さの５倍（５ｘ）以下、第１の要素１０の厚さの３倍（３ｘ）以下であればよい。第２の要素２０に適した材料としては、本明細書に記載のエアロゲル系材料、又は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜等の多孔質ポリマーマトリックスが挙げられるが、これらに限定されない。
【0050】
本実施形態を電子デバイス２００に組み込むと、熱管理システム１５０は、熱源２１０（すなわち、本明細書に記載されるような電子コンポーネント）と動作可能に熱連通し、熱管理システム１５０の第２の要素２０は、図２ａに示されるように、熱源２１０に隣接して一列に並んでいる。任意で、熱源２１０及び熱管理システム１５０は、図３ａに示されるように、互いに離間されていてもよい。空隙２４０は、熱源２１０と熱管理システム１５０の第２の要素２０との間に配置される。
【0051】
厚さの具体例に目を向けると、熱管理システム１５０の本実施形態のための第１の要素１０の厚さは、１００ミクロン～５００ミクロンの範囲である。同様に、第２の要素２０の厚さは、１００ミクロン～約５ｍｍの範囲である。第２の要素２０の適切な厚さの他の例は、第１の要素１０の厚さの１．１、１．２５、１．５、１．７５、２、２．２５、２．５、３、３．５、４、５、６、７、８、９、又は１０倍である。
【0052】
図２を参照すると、本開示の熱管理システム１００を含む電子デバイス２００の実施形態が示されている。電子デバイス２００は、熱源２１０と、外部表面２２０と、熱管理システム１００とを含む。熱管理システム１００の第１の要素１０又は任意の第３の要素３０のいずれかは、熱源２１０と動作可能に熱連通し、第１の要素１０及び任意の第３の要素３０のうちの他方は外部表面２２０に面している。図２に示すように、電子デバイス２００は、熱管理システム１００の第１の要素１０が熱源２１０と動作可能に熱連通し、熱管理システム１００の任意の第３の要素３０が外部表面２２０に面して示されている。
【0053】
本明細書で使用される場合、粒子の正味の変位を伴わずに、粒子から粒子への運動エネルギーの伝達によって、熱が一方から他方へ伝導されるときに、２つの材料は、動作可能に熱連通する。動作可能な熱連通には、熱管理システム１００、１５０が熱源２１０と物理的に接触している実施形態、及び熱管理システム１００、１５０と熱源２１０の隣接面との間に空隙がある（すなわち、熱管理システム１００、１５０と熱源２１０が離間している）実施形態が含まれる。同様に、熱管理システム１００、１５０の外側表面に関して、本明細書に開示される実施形態には、電子デバイス２００の外部表面２２０と物理的に接触している熱管理システム１００、１５０の外側表面、又は電子デバイス２００の外部表面２２０から離間している（すなわち、熱管理システム１００、１５０と外部表面２２０との間に空隙がある）熱管理システム１００、１５０の外部対向面が含まれる。機能的には、動作可能な熱連通には、第１の本体から第２の本体に伝達されて、第２の本体の温度が上昇するような、少なくとも測定可能な熱量が含まれる。第２の本体の温度の上昇は測定可能である。
【0054】
本開示の熱管理システム１００、１５０は、電子デバイス２００の外部表面２２０のホットスポットを低減又は排除するために、電子デバイス２００の熱源２１０によって生成される熱を効果的に管理するために使用される。「ホットスポット」という用語は、一般に、周囲の領域よりも高い温度を有する領域を指す。本開示の熱管理システム１００、１５０は、熱源２１０によって生成された熱を電子デバイス２００により均一に放散及び／又は拡散させて、ホットスポットを低減又は排除する。電子デバイス２００で使用される熱管理システム１００、１５０は、本明細書に記載された熱管理システム１００、１５０のいずれか１つである。本開示の電子デバイス２００としては、スマートフォン、タブレット、及びラップトップが挙げられるが、これらに限られるものではない。
【0055】
本開示の実施形態は、電子デバイス２００内に配置された熱管理システム１００、１５０を含み、外部表面２２０と、外部表面２２０に対向（又は近接する）熱管理システム１００、１５０の要素との間に空隙２３０がある。図２に示すように、空隙２３０は、外部表面２２０と、外部表面２２０に面する熱管理システム１００の任意の第３の要素３０の表面との間の距離によって画定される。
【0056】
本開示の実施形態はまた、電子デバイス２００と、熱管理システム１００、１５０とを含み、外部表面２２０の一部が外部表面２２０に面する熱管理システム１００、１５０の要素と物理的に接触するように構成されている。本開示の実施形態において、外部表面２２０は、電子デバイス２００のケース又は筐体を備えていてもよい。図３に示すように、電子デバイス２００の外部表面２２０の一部は、熱管理システム１００の任意の第３の要素３０と物理的に接触している。本開示の他の実施形態において、熱管理システム１００、１５０の要素と物理的に接触している外部表面２２０の一部は、外部表面２２０に面する熱管理システム１００、１５０の要素と同じ表面積を有し、任意で、熱管理システム１００、１５０の要素と物理的に接触している外部表面２２０の一部は、空隙が生成されないようにオフセットがない。
【0057】
図２及び図３を参照すると、本開示の電子デバイス２００の実施形態において、熱源２１０（この場合、第１の要素１０）と動作可能に熱連通する熱管理システム１００の要素の表面積は、要素１０と動作可能に熱連通する熱源２１０の一部の表面積より大きい。このような実施形態は、熱源２１０の有効表面積を増加させて、熱放散及び拡散を容易にし、それによって、ホットスポットを低減又は排除する。いくつかの実施形態において、熱源２１０と動作可能に熱連通する熱管理システム１００の要素の表面積は、熱管理システム１００の要素と動作可能に熱連通する熱源２１０の一部の表面積よりも少なくとも１．５倍大きい（例えば、１．５倍大きい～５倍大きい）。
【0058】
本開示の実施形態において、熱源２１０は、電子コンポーネントとすることができる。電子コンポーネントは、ホットスポットを発生させたり、電子コンポーネントの動作を妨害するのに十分な熱を生成する任意のコンポーネント、又は放散されない場合には電子コンポーネントが要素である電子デバイス２００を含むことができる。本開示の実施形態において、熱源２１０は、マイクロプロセッサ又はコンピュータチップ、集積回路、レーザ又は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等の光学デバイスのための制御電子デバイス、整流器、インバータ、コンバータ、可変速度ドライブ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、サイリスタ、増幅器、インダクタ、キャパシタ、又はそれらのコンポーネント、又は他の同様の電子要素を含む。他の例では、熱源２１０は、例えば、誘導コイル等のワイヤレス充電コンポーネントである。
【0059】
本明細書に開示された熱管理システムの実施形態は、少なくとも約１００ワット（Ｗ）までの電力仕様を有する電子デバイスに適用される。家庭用電化製品用の典型的な電力仕様は、約２Ｗ又は３Ｗ～約１００Ｗ、約２Ｗ～約１００Ｗ、約１０Ｗ～約５０Ｗ、約５０Ｗ～約１００Ｗの範囲であってよく、約２Ｗ～約１０Ｗも含む。
【0060】
特定の実施形態において、熱源２１０の電源は、１０Ｗ以下である。特定の実施形態において、熱源２１０の電源は、５Ｗ以下である。特定の実施形態において、熱源２１０の電源は、１Ｗ未満であり、例えば、０．１Ｗ～０．９５Ｗ、０．１Ｗ～０．７５Ｗ、０．１Ｗ～０．５Ｗである。特定の実施形態において、熱源２１０の電源は、１Ｗ未満～１０Ｗであり、例えば、０．１Ｗ～１０Ｗ、０．２５Ｗ～９Ｗ、０．５Ｗ～５Ｗである。
【0061】
図４を参照すると、本開示の電子デバイス２００の実施形態の概略図が示されている。図４に示すとおり、熱管理システム１００の第１の要素１０は、熱源２１０と動作可能に熱連通し、熱管理システム１００の任意の第３の要素３０は、電子デバイスの外部表面２２０に面している。図４に示すように、点Ｔ１は、熱源２１０と動作可能に熱連通する熱管理システム１００の第１の要素１０の表面上の点における温度を指す。点Ｔ１は、ジャンクション温度と呼ばれることもある。図４に示される実施形態に関連して使用されるように、「ホットスポット」という用語は、熱源２１０と一列に並んでいる（aligned）（典型的には、垂直に一列に並んでいる）熱管理システム１００の要素のその部分を指す。電子デバイス２００の外部表面２２０上のユーザインタフェースホットスポットは、典型的には、熱管理システム１００のホットスポットの位置と一致する。また、図４に示される点Ｔ２は熱源２１０と一列に並んでおり、電子デバイス２００の外部表面２２０に面する、熱管理システム１００の任意の第３の要素３０の表面上の点における温度を指し、点Ｔ３は、点Ｔ２から距離の離れた、電子デバイス２００の外部表面２２０に面する、熱管理システム１００の任意の第３の要素３０の表面上の点における温度を指す。点Ｔ２は、熱源２１０と一列に並んでいるので、点Ｔ２はホットスポットと見なされる。点Ｔ３と点Ｔ２との間の距離は、ｘ－ｙ面で測定され、ｘ－ｙ面において点Ｔ２から延びる半径である。
【0062】
本開示の実施形態において、点Ｔ２と点Ｔ３が１００ｍｍ離れているとき、点Ｔ２と点Ｔ３との間の温度差は２．５℃未満である。本開示の実施形態において、点Ｔ２と点Ｔ３が１００ｍｍ離れているとき、点Ｔ２と点Ｔ３との間の温度差は２℃未満である。本開示の実施形態において、点Ｔ２と点Ｔ３が６０ｍｍ～１００ｍｍ、例えば、６０ｍｍ～９５ｍｍ、７０ｍｍ～９０ｍｍ、８０ｍｍの距離離れているとき、点Ｔ２と点Ｔ３との間の温度差は２．５℃未満である。本開示の実施形態において、点Ｔ２と点Ｔ３と６０ｍｍ～１００ｍｍ、例えば、６０ｍｍ～９５ｍｍ、７０ｍｍ～９０ｍｍ、８０ｍｍの距離離れているとき、点Ｔ２と点Ｔ３との間の温度差は２℃未満である。本開示の実施形態において、点Ｔ２と点Ｔ３とが５０ｍｍ離れているとき、点Ｔ２と点Ｔ３との間の温度差は２．５℃未満である。本開示の実施形態において、点Ｔ２と点Ｔ３とが５０ｍｍ離れているとき、点Ｔ２と点Ｔ３との間の温度差は２℃未満である。本開示の実施形態において、点Ｔ２と点Ｔ３が３５ｍｍ～５０ｍｍ離れているとき、点Ｔ２と点Ｔ３との間の温度差は２．５℃未満である。本開示の実施形態において、点Ｔ２と点Ｔ３が３５ｍｍ～５０ｍｍ離れているとき、点Ｔ２と点Ｔ３との間の温度差は２℃未満である。
【0063】
再び図４を参照すると、点Ｔ１及び点Ｔ２は、熱管理システム１００の共通軸Ｃａに沿って位置する。本開示の実施形態において、点Ｔ１と点Ｔ２との間の温度差は１．５℃を超える。本開示の実施形態において、点Ｔ１と点Ｔ２との間の温度差は少なくとも２℃である。本開示の実施形態において、点Ｔ１と点Ｔ２との間の温度差は２℃を超える。本開示の実施形態において、点Ｔ１と点Ｔ２との間の温度差は少なくとも３℃である。本開示の実施形態において、点Ｔ１と点Ｔ２との間の温度差は１．５℃～６℃であり、例えば、１．５℃～５℃、２℃～４℃である。
【0064】
本明細書に開示される実施形態をさらに考慮すると、接合温度（Ｔｊ）は、熱源と熱管理システムとの間の接合部における熱源の温度であり、皮膚温度（Ｔｓｋ）は、デバイスの外部表面上の温度である。ＴｊとＴｓｋの差（Δ）は、６０℃、典型的には、１０℃～３０℃である。図４を参照すると、Δが大きい場合、かかる実施形態では、Ｔ２とＴ３の差も大きくなる。Ｔ２とＴ３の差が大きい場合、１０℃～２０℃の範囲となる。
【0065】
実際には、本開示の熱管理システムの使用には、任意の特定の電子デバイス内の熱管理システムの向きに関して考慮すべき様々な選択肢がある。選択肢は、デバイスによって、互いに排他的又は包括的であるが、そのような選択肢は、本明細書で開示される全ての実施形態に適用可能である。選択肢には、
ａ．熱源と熱管理システムとの間の空間（例えば、空隙）、
ｂ．熱管理システムと電子デバイスの外部表面との間の空間（例えば、空隙）、
ｃ．熱源と熱管理システムとの間、及び熱管理システムと電子デバイスの外部表面との間の両方の空間（例えば、空隙）及び／又は
ｄ．熱管理システムは、空間（例えば、空隙）を含んでいてよく、例えば、熱管理システムの一部は、熱源と接触し、熱管理システムの別の部分は、電子デバイスの外部表面と接触することがある。
空間を含む実施形態において、空間は、自然対流放熱のための表面を形成する。
ａ．熱源と熱管理システムとの間の空間（例えば、空隙）、
ｂ．熱管理システムと電子デバイスの外部表面との間の空間（例えば、空隙）、
ｃ．熱源と熱管理システムとの間、及び熱管理システムと電子デバイスの外部表面との間の両方の空間（例えば、空隙）及び／又は
ｄ．熱管理システムは、空間（例えば、空隙）を含んでいてよく、例えば、熱管理システムの一部は、熱源と接触し、熱管理システムの別の部分は、電子デバイスの外部表面と接触することがある。
空間を含む実施形態において、空間は、自然対流放熱のための表面を形成する。
【0066】
他の任意の考慮事項は、熱管理システム１００の第１の要素１０及び第３の要素３０（すなわち、可撓性グラファイト物品）及び第２の要素２０（すなわち、絶縁材料）が、同じ熱連通表面積を有する必要がないことである。このような構成の一例を図５に示す。第２の要素２０は、第１の要素１０及び第３の要素３０の熱連通表面積よりも小さい熱連通表面積を有する。図５に示す概念は、図１～図４及び図６ａ～図６ｆの実施形態にも適用可能である。
【0067】
好ましくは、絶縁体は、熱源の熱連通表面積に少なくとも等しい熱連通表面積を有する。好ましくは、可撓性グラファイトは、熱源の熱連通表面積よりも大きい熱連通表面積を有する。可撓性グラファイトの熱連通表面積対熱源の熱連通表面積の比率の例を挙げると、少なくとも１．１：１、１．２５：１、１．５：１、２：１、３：１、４：１、５：１、１０：１、２０：１、３０：１、４０：１、５０：１、６０：１、７０：１、８０：１、９０：１、及び１００：１である。絶縁体が熱源よりも大きな熱連通表面積を有する場合、同じ比率が適用される。特定の電子デバイス及び特定のモデルでは、可撓性グラファイト（又は絶縁体）の熱連通表面積対熱源の熱連通表面積の比率は、約１００：１以下、又は約５０：１以下と高くてもよい。携帯電話（「スマートフォン」）では、可撓性グラファイト（又は絶縁体）に対する熱連通表面積対熱源の熱連通表面積の比率は、約３０：１以下、又は約１５：１以下と高くてもよい。
【0068】
また、熱管理システムは、熱源と対称に一列に並んでいてもよく、又は熱管理システムの１つ以上のコンポーネントは、熱源と非対称であってもよい。図示されていないが、熱管理システムの全てのコンポーネントは、熱源と非対称に一列に並んでいてもよい。この段落に開示される概念は、可撓性グラファイト物品の代わりに熱源と隣接して動作可能に熱連通する熱管理システムの絶縁材料にも同様に適用可能である。
【0069】
検討中の熱管理システムを含むデバイス２００ａ～ｆの様々な他の実施形態が、図６ａ～６ｆに示されている。図６ａに図示された熱管理システム１００ａは、図１に図示された熱管理システム１００とは逆の構造となっている。すなわち、前述の可撓性グラファイト物品のうちの１つ以上から構成される第１の要素及び任意の第３の要素の代わりに、第１の要素１０ａ及び任意の第３の要素３０ａは、前述の絶縁材料のうちの１つ以上から構成される。図６ａに示される実施形態において、第１の要素１０ａ及び任意の第３の要素３０ａは、本明細書に記載されるように、同じ又は異なる絶縁材料から構築されてもよい。図６ａの第２の要素２０ａは、前述の可撓性グラファイト材料のいずれか１つであってもよい。最後に、図示したように、デバイスケース２２０ａと熱管理システム１００ａとの間に第１の空間２３０ａがあり、熱源２１０ａと熱管理システム１００ａとの間に第２の空間２４０ａがある。しかしながら、図６ａの変形実施形態において、熱管理システムとデバイスケースとの間に空間が存在するように、又は熱管理システムの隣接する要素の間に空間が存在するように、熱管理システムは、デバイスケースの代わりに熱源に接着されてもよい。
【0070】
図６ｆは、図６ａと同様に、図１に示された熱管理システムの実施形態と同様であるが、熱管理システム１００ｆは、可撓性グラファイト物品又は絶縁材料又はその両方の少なくとも１つの追加の要素４０ｆを含むことができる。図示した実施形態は、４つの要素１０ｆ、２０ｆ、３０ｆ、４０ｆを含み、このような実施形態は、３つよりも多ければ、所望の数の要素を含むことができる。従って、図示された以外のさらなる層が、本実施形態及び本明細書に開示される他の実施形態において考えられる。同様に、図６ｆに示される実施形態の概念には、可撓性グラファイト物品又は熱源２１０ｆに隣接する絶縁材料のいずれかを含めることができる。空間２４０ｆは、熱源２１０ｆと熱管理システム１００ｆとの間に存在する場合（図示されるように）と、存在しない場合がある。さらに、空間２３０ｆは、熱管理システム１００ｆとデバイスケース２２０ｆとの間に存在する場合（図示されるように（典型的に図示しないオフセットを含む））と、存在しない場合がある。
【0071】
図６ｂ～６ｅは、２つの要素の熱管理システム１５０の実施形態の様々な構成を有するデバイス２００を示す。図示するように、絶縁材料２０は、熱源２１０に隣接し、可撓性グラファイト物品１０は、デバイスケースに隣接している。これらの実施形態は、可撓性グラファイト物品が熱源に隣接し、絶縁材料がデバイスケースに隣接する熱管理システムにも同様に適用可能である。さらに、種々の実施形態は、空間を含んでいても、含んでいなくてもよい。空間２４５を含む実施形態において、空間２４５は、（ｉ）図６ｂに示されるように熱源２１０に隣接する、（ｉｉ）図６ｃに示されるように熱管理システム１５０の要素１０、２０の間にある、又は（ｉｉｉ）図６ｄに示されるようにデバイスケース２２０に隣接する等、図示される位置のいずれか１つにあってもよい。図６ｅに示すように、熱管理システム１５０、熱源２１０、又はデバイスケースの間に空間がなくてもよい。図示しない実施形態において、２つの要素の実施形態（すなわち、可撓性グラファイト物品と絶縁材料）は２つの空間を含むことができる。空間のうちの１つは、デバイスケースに隣接し、他の空間は、熱管理システムの要素間又は熱源に隣接する、のいずれかである。
【0072】
【0073】
以下の実施例は、本開示の様々な実施形態を説明するものである。実施例は、本発明をさらに例示するために示されるものであり、本発明を限定することを意図するものではない。
【0074】
実施例
実施例Ｉ：本開示の熱管理システムの実施形態を作製し、他の熱管理デバイスと比較して、ホットスポット又はタッチ温度を低減することにおけるそれらの有効性についてテストした。本実施例のための実験セットアップを図７に示す。簡単に説明すると、各サンプルを、サポートのために１ｍｍ厚のアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）上に載せ、較正された熱源（０．５Ｗ）を有する台座上の静止空気中に懸濁させた。温度センサを使用して、点ＴＣ０１、ＴＣ０２、ＴＣ０３、及びＴＣ０４の温度を測定した。温度センサ（ＴＣＡ）も用いて周囲温度を測定した。点ＴＣ０１及びＴＣ０２は、本明細書に記載のホットスポットに対応する。点ＴＣ０３は、点ＴＣ０１から５０ｍｍ離れていた。同様に、点ＴＣ０４は、点ＴＣ０２から５０ｍｍ離れていた。
実施例Ｉ：本開示の熱管理システムの実施形態を作製し、他の熱管理デバイスと比較して、ホットスポット又はタッチ温度を低減することにおけるそれらの有効性についてテストした。本実施例のための実験セットアップを図７に示す。簡単に説明すると、各サンプルを、サポートのために１ｍｍ厚のアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）上に載せ、較正された熱源（０．５Ｗ）を有する台座上の静止空気中に懸濁させた。温度センサを使用して、点ＴＣ０１、ＴＣ０２、ＴＣ０３、及びＴＣ０４の温度を測定した。温度センサ（ＴＣＡ）も用いて周囲温度を測定した。点ＴＣ０１及びＴＣ０２は、本明細書に記載のホットスポットに対応する。点ＴＣ０３は、点ＴＣ０１から５０ｍｍ離れていた。同様に、点ＴＣ０４は、点ＴＣ０２から５０ｍｍ離れていた。
【0075】
サンプル１～４は、本開示の熱管理システムを例示するものであり、サンプル５及び６は比較の熱管理デバイスである。
【0076】
サンプル１は、それぞれが約１５０ミクロンの厚さ、約１１００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び約４．５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する２つの可撓性グラファイト物品を含んでいた。２つの可撓性グラファイト物品の間に挟まれていたのは、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率及び約２５０ミクロンの厚さを有する絶縁材料であった。サンプル１の熱管理システムの全厚は約５５０ミクロンであった。
【0077】
サンプル２は、それぞれが約１００ミクロンの厚さ、約１１００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び約４．５Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率を有する２つの可撓性グラファイト物品を含んでいた。２つの可撓性グラファイト物品の間に挟まれたのは、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率及び約１００ミクロンの厚さを有する絶縁材料であった。サンプル２の熱管理システムの全厚は約３００ミクロンであった。
【0078】
サンプル３は、約１５０ミクロンの厚さ、約１１００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び約４．５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含んでいた。可撓性グラファイト物品を、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率及び約２５０ミクロンの厚さを有する絶縁材料に積層した。サンプル３の熱管理デバイスの全厚は約４００ミクロンであった。
【0079】
サンプル４は、約１００ミクロンの厚さ、約１１００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び約４．５Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含んでいた。可撓性グラファイト物品を、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率及び約１００ミクロンの厚さを有する絶縁材料に積層した。サンプル４の熱管理デバイスの全厚は約２００ミクロンであった。
【0080】
サンプル５は、約１５０ミクロンの厚さ、約１１００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び約４．５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品からなっていた。
【0081】
サンプル６は、約１００ミクロンの厚さ、約１１００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び約４．５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品からなっていた。
【0082】
テストを実施する際に、熱源は定常状態とした。定常状態となった後、各サンプルが受ける様々な温度（すなわち、周囲温度、ＴＣ０１、ＴＣ０２、ＴＣ０３、及びＴＣ０４）を測定し、記録した。外部温度による変動を除くために、ＴＣ０１、ＴＣ０２、ＴＣ０３、及びＴＣ０４の温度データは、周囲温度を超える温度上昇として報告された。例えば、ＴＣ０２について報告された温度は、点ＴＣ０２で測定された温度から、測定された周囲温度を引いたものであった。
【0083】
ＴＣ０１とＴＣ０２との間の温度差（すなわち、ＴＣ０１－ＴＣ０２値）は、サンプルがホットスポットを低減することができる有効性を実証するものである。ＴＣ０２とＴＣ０４との間の温度差（すなわち、ＴＣ０２－ＴＣ０４値）は、サンプルが熱を拡散することができる有効性を実証するものである。サンプル１～６について収集された温度データを以下の表１に示す。
【0084】
【表1】
【0085】
表１のデータから分かるように、サンプル１及び２は、ホットスポットを低減するのに最も有効なサンプルであった。サンプル１は、約４℃で最も高いＴＣ０１－ＴＣ０２値を有し、サンプル２は、約３．７℃で次に高いＴＣ０１－ＴＣ０２値を有していた。同じラインに沿って、サンプル１及び２は、それぞれ約７．５℃及び約７．３℃で最も低いＴＣ０２値（ホットスポット又はタッチ温度に対応する）を示した。一方、サンプル６は、約０．５℃未満のＴＣ０１－ＴＣ０２を示し、記録は０．２℃であり、本開示によるサンプル１及び２によって達成されるホットスポット低減の少なくとも１０～２０倍低い。
【0086】
図８は、上記の表１に示されるデータを可視化するものである。図８に示されるように、本発明による実施形態は、上述したように、ＴＣ０１とＴＣ０２との間で最大の温度差、及びＴＣ０２とＴＣ０４との間で最も均一な温度を示した。
【0087】
また、上記のデータのシミュレーション結果も、上記の実際のデータと方向性が一致した。上記のサンプル１及び２の有意性を確認するために、サンプル２、同様に、１）全ての可撓性グラファイト物品（Ｎ－３００と表示）及び２）外部表面に隣接する３分の２の可撓性グラファイト物品と３分の１の絶縁材料を有する比較サンプル（Ｎ２００－Ａ１００と表示）について、同じ厚さの熱管理システムのシミュレーションを行った。上述のように、全てのシミュレーションは、３００ミクロンのサンプル厚さを使用した。シミュレーション結果から、図８ａに示されるように、サンプル１及び２のサンドイッチ構造が皮膚温度を低下させるのに最良であることが確認された。
【0088】
実施例ＩＩ Ｇｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ３ＸＬ３ＤＭａｒｋストレステスト：この実施例では、熱管理システムの第２の要素は、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ、Ｉｎｃ.（Ｎｅｗａｒｋ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）製のＧＯＲＥ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎを、薄いシート形態（１００μｍ及び２５０μｍ）で、空気より低い超低熱伝導性を示す絶縁材料（「絶縁体」）として含む。ＮｅｏＧｒａｆ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ＬＬＣ（Ｌａｋｅｗｏｏｄ，ＯＨ）からのＮＥＯＮＸＧＥＮ可撓性グラファイトは、厚い箔形態（７０μｍ～２７０μｍ）の超高固有熱拡散容量（「高性能厚グラファイト」）を有する。
【0089】
絶縁体は、０．０２０Ｗ／ｍＫ未満の独特の低い熱伝導率を特徴とする。好ましくは、絶縁材料は、空気の平均自由経路（約７０ｎｍ）よりも小さい、例えば、７０ｎｍ未満の平均細孔径を有する。
【0090】
市販のＧｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬ（「Ｐｉｘｅｌ」）スマートフォンを購入し、サーマルスロットリングなしで一定の電力ストレスを可能にするように修正した。ハイエンドスマートフォンのフィジックス（ＣＰＵ）及びグラフィック（ＧＰＵ）をスコア化するのに用いられる広く受け入れられているベンチマークであるため、ＵＬの３ＤＭａｒｋ－スリングショットエクストリームをテスト用に選択した。定常状態のテスト結果を得るために、３ＤＭａｒｋのプロフェッショナル版を購入し、Ｐｉｘｅｌにインストールして、９０秒スリングショットエクストリームベンチマークテストの無限ループを可能にした。全てのテストは、厳密に制御された周囲温度及び湿度の静止空気環境で行った。測定に使用できるパラメータには、熱電対による表面点温度、ＩＲカメラによる画像（Ｆｌｕｋｅ，Ｍｏｄｅｌ Ｔｉ５５）、内蔵サーミスタによる内部コンポーネント温度（ＣＰＵ、ＧＰＵ等）、ＣＰＵ及びＧＰＵクロック周波数、及びスリングショットエクストリームベンチマークスコアによるシステムパフォーマンスがある。
【0091】
ＩＲ画像化を用いて、アウトオブボックス（out of the box）の状態で、初期ストレステストを実施した（図９）。ホットスポット位置を特定し、ＴＩＭを介した熱電対の配置のために選択した（図１０）。
【0092】
Ｐｉｘｅｌ背面カバーを、接着剤の加熱及び破壊によって取り除いた。コンフォーマブルポリマーを、システムオンチップ（「ＳｏＣ」）（図１１）付近の７つの異なる位置で背面カバーの内側に配置して、熱管理システムに利用可能な空間を決定し、その後、背面カバーを交換して、ポリマーを各位置で既存の空隙内に圧縮した。背面カバーを再び取り除き、全ての位置での厚さを圧縮ポリマー上のスナップゲージによって測定した。このプロセスを、２回（２ｘ）以上繰り返し、位置毎の全ての厚さ測定値を平均した。厚さの平均を表２に示す。
【0093】
【表2】
【0094】
位置５及び６における機械的圧縮を回避するために、３５０μｍの公称厚さを、全ての熱管理システムに対して選択した。テストのための物理的材料は、１１０μｍの絶縁シート、１１０μｍのグラファイト箔、及び５μｍのアクリル両面テープを含んでいた。材料及び実施例の構成を図１２に示す。
【0095】
図１３に示される部品の幾何学的形状は、内部コンポーネントへの破壊がない、又は最小限である領域を最大化するように選択された。部品領域は、１，８２５ｍｍ２と測定された。（図１４ａの）Ｐｉｘｅｌの厚さ方向の概略断面図を図１４ｂに示す。シミュレーション結果を分析して、Ｐｉｘｅｌテストのために選択された材料構成を示した。
【0096】
結果－Ｇｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬ ３ＤＭａｒｋストレステスト
背面カバータッチ温度テスト：５つの構成をシミュレーションテストから選択した。構成を図１２に示す。Ｐｉｘｅｌデバイステストのために選択された構成は、上述の物理的材料（１１０μｍサンプル及び両面テープ）で構築された。デバイステスト構成は、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ５、及びＤ６であり、Ｄ１は対照であった。ＣＰＵ及びＧＰＵ周波数は、それぞれ、２１６９．６ＭＨｚ及び６７５ＭＨｚに設定した。周波数を記録し、各テスト実施の終了時に確認した。ベンチマークスコアを記録して、全てのテスト実施にわたって性能の一貫性を示した。全てのテストにおいて、静止空気環境の周囲温度は、２１．６～２１．８℃に保たれていた。全ての構成を、ランダム実験で３回、定常状態（＞９０分）でテストした。各テスト実施の後、Ｐｉｘｅｌをアイドル動作温度まで冷却し、次のテスト実施をセットアップするために開始した。定常状態の背面カバータッチ温度及びＧＰＵ最大温度を図１５に示す（１構成あたり３回の測定の平均）。背面カバーのＩＲ画像を図１６に示す。全てのテストされた構成についての詳細、厚さ、及び測定された出力（平均及び標準偏差）を表３に示す。
背面カバータッチ温度テスト：５つの構成をシミュレーションテストから選択した。構成を図１２に示す。Ｐｉｘｅｌデバイステストのために選択された構成は、上述の物理的材料（１１０μｍサンプル及び両面テープ）で構築された。デバイステスト構成は、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ５、及びＤ６であり、Ｄ１は対照であった。ＣＰＵ及びＧＰＵ周波数は、それぞれ、２１６９．６ＭＨｚ及び６７５ＭＨｚに設定した。周波数を記録し、各テスト実施の終了時に確認した。ベンチマークスコアを記録して、全てのテスト実施にわたって性能の一貫性を示した。全てのテストにおいて、静止空気環境の周囲温度は、２１．６～２１．８℃に保たれていた。全ての構成を、ランダム実験で３回、定常状態（＞９０分）でテストした。各テスト実施の後、Ｐｉｘｅｌをアイドル動作温度まで冷却し、次のテスト実施をセットアップするために開始した。定常状態の背面カバータッチ温度及びＧＰＵ最大温度を図１５に示す（１構成あたり３回の測定の平均）。背面カバーのＩＲ画像を図１６に示す。全てのテストされた構成についての詳細、厚さ、及び測定された出力（平均及び標準偏差）を表３に示す。
【0097】
【表3】
【0098】
全てのテスト構成は、高精度で独特の背面カバータッチ温度を与え、全て、対照（構成Ｄ１）より明らかに低かった。シミュレーションと一致して、構成Ｄ５は、対照より３．２℃低い最大背面カバータッチ温度低下を示した。構成Ｄ６、Ｄ３、及びＤ２は、背面カバーのタッチ温度を、それぞれ２．７℃、２．１℃、及び１．３℃低下させた。画面温度は、テストされた全ての構成で、対照より１℃未満上昇した。ＣＰＵとＧＰＵの温度は、テストされた全ての構成で、対照より１．５℃未満上昇した。Ｐｉｘｅｌ背面カバータッチ温度テストの結果は、シミュレーションテストにおける模擬構造のデバイスカバー表面温度の方向性の傾向を検証する。
【0099】
表３、図１５及び図１６から、結果はやや直観に反するものである。最も高い絶縁特性を有する構成Ｄ１及びＤ２は、最も高い背面カバー温度（最も高い温度のホットスポット）を示した。従来の考え方は、最大の絶縁特性を有する構成が、ホットスポット温度を最小限に抑えることであり、これは、提示されたデータからすると、明らかに当てはまらない。さらに、対照が最も低いＧＰＵ最大温度を有したことが示されている。
【0100】
システム性能及びユーザ快適性テスト：グラファイト－絶縁複合材料によって可能となる許容可能なシステム性能の増加を判断するために継続的にテストをすることとし、このテストのために構成Ｄ５が選択された。アウトオブボックススロットリング状態をＰｉｘｅｌに対してリストアし、全ての熱管理システムを除去し、空気のみを残した。背面カバータッチ温度を、定常状態電力スロットリング中に測定し、３回のテスト実施について記録した。構成Ｄ５を設置し、スロットル対照実施から定常状態カバー温度に一致するように周波数を設定した。テストのための適切な周波数は、ＣＰＵ及びＧＰＵについてそれぞれ５９６ＭＨｚ及び１９９６．８ＭＨｚであると判断された。周波数カバーホットスポット温度、ベンチマークスコア及び１秒当たりのフレームを測定し、２つのテストシナリオ間で比較した。全ての６回のテスト実施についてのベンチマークスコア、ＣＰＵ周波数及びＧＰＵ周波数対実施時間の平滑化されたプロットを、図１７に示す（テストシナリオあたり３回の測定の平均）。平均定常状態カバー温度、ベンチマークスコア及び１秒当たりのフレームを図１８に示す（テストシナリオ当たり３回の測定の平均）。詳細を表４にまとめてある。
【0101】
【表4】
【0102】
アウトオブボックススロットリング中に得られた平均定常状態カバータッチ温度は、２１．７℃の制御されたテスト環境において３８．７℃であり、この温度は、長期間のＵＬ ６０９５０－１モバイルエレクロトニクスタッチ（皮膚）温度に関係している。このシナリオでは、平均定常状態ベンチマークスコア及び１秒当たりのフレームは、それぞれ３４０１及び１９．５である。構成Ｄ５が背面カバーの内側に配置されると、ベンチマークスコアは３８２２に増加し、１秒当たりのフレームは２１．３に増加し、システム性能が約１２．４％増加する。一方、アウトオブボックススロットリング状態に設定された表面温度制限は維持される。
【0103】
結論：超高拡散容量を有するグラファイト箔と超低熱伝導率を有する絶縁シートを、熱ストレスをかけたＧｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬに組み合わせて、グラファイト、絶縁体及び空気の単一成分のサーマルソリューションと比較して、最大接合部温度（Ｔｊ）の＜１．２℃増加で、定常状態表面タッチ（皮膚）温度（ＴＳ）を３．２℃まで低下させた。ＣＯＭＳＯＬにおいて軸対称伝導モデルをシミュレートし、同等の厚さ（～３５０μｍ）の５つの独特な熱管理システムの表面温度低下の傾向を判断した。これらの熱管理システムのうちの４つは、Ｇｏｏｇｌｅ Ｐｉｘｅｌ ３ＸＬ熱ストレステストにおいて、製作され、テストされ、実験的に検証された。最大のＴＳ低減をもたらす複合材料を利用して、ユーザの快適性及び安全性に適した表面温度を維持しながら、定常状態システム性能の増加を実証した。定常状態の３ＤＭａｒｋスリングショットエクストリームベンチマークスコアは、３４０１から３８２３に増加し、定常状態のシステム性能は、１２．４％増加した。
【0104】
記載された成分に関係する重量は全て活性レベルに基づくものであり、商業的に入手可能な物質に含有される溶媒又は副生成物は、特に指定のない限り、含まれない。
【0105】
本開示の単数の特徴又は限定に対する全ての言及は、特に指定のない限り、又は言及される文脈によって逆のことが明確に示唆されない限り、対応する複数の特徴又は限定を含むものとし、逆もまた当てはまる。従って、本開示において、「１つ」という用語は、単数と複数の両方を含むと解釈される。逆に、複数の項目への言及は、適切な場合、単数を含むものとする。
【0106】
特に明記しない限り（例えば、「厳密に」という用語の使用により）、本明細書及び特許請求の範囲で使用される量、特性、例えば、分子量、反応条件等を表す全ての数は、全ての例において、「約」という用語により修飾されるものと理解する。従って、特に明記しない限り、明細書及び特許請求の範囲に記載された数値特性は、本発明の実施形態で得ようとする所望の特性に応じて変化する近似値である。
【0107】
本明細書に記載されていない場合、熱伝導率は、室温及び標準圧力（１気圧）で、あるいは、この代わりに、可撓性グラファイト物品の面貫通伝導率のためのＡＳＴＭ Ｄ ５４７０等の標準テストプロトコルが知られている場合は、適切なテスト条件で提供される。
【0108】
本明細書で使用される方法又はプロセスステップの全ての組み合わせは、参照される組み合わせがなされる文脈によって特に指定がない限り、又は逆に明確に示唆されない限り、任意の順序で実施することができる。
【0109】
本明細書に開示される、これらに限定されるものではないが、パーセンテージ、部、及び比率をはじめとする全ての範囲及びパラメータは、想定され、包含されるあらゆる部分範囲、及び終点間の全ての数を包含するものと理解する。例えば、「１～１０」と記載された範囲には、１の最小値と１０の最大値との間の（及びそれらを含む）あらゆる部分範囲、すなわち、１以上の最小値（例えば、１～６．１）で始まり、１０以下の最大値（例えば、２．３～９．４、３～８、４～７）で終わり、最後に、範囲内に含まれる各数１、２、３、４、５、６、７、８、９、及び１０までを含むと考えるものとする。
【0110】
本開示の熱管理システム及び電子デバイスは、本明細書に記載される本開示の必須要素及び限定、ならびに本明細書に記載される任意の付加の又は任意の成分、構成要素、又は限定、あるいは熱管理システム及び／又は電子デバイスにおいて有用なその他を含む、それらからなる、又はそれらから実質的になるものとする。
【0111】
「有する」という用語が本明細書又は特許請求の範囲において使用される範囲で、その用語が特許請求の範囲における移行句として使用されるときに解釈されるとき、「含む」という用語と同様に包括的であることが意図される。さらに、「又は」という用語（例えば、Ａ又はＢ）が使用される範囲で、「Ａ又はＢ、又はＡとＢの両方」を意味することが意図される。本出願人が「Ａ又はＢのみであり、両方ではない」ことを示すことを意図する場合、「Ａ又はＢのみであり、両方ではない」という用語が使用される。従って、本明細書における「又は」という用語の使用は包括的であり、排他的な使用ではない。
【0112】
いくつかの実施形態において、様々な発明の概念を互いに組み合わせて利用することが可能である。さらに、特定の要素の組み込みが実施形態の明示的な用語と矛盾しない限り、特定の開示された実施形態に関するものとして列挙された任意の特定の要素は、全ての開示された実施形態で使用可能であるものと解釈される。さらなる利点及び修正は、当業者であれば容易に分かる。従って、本開示は、そのより広い態様において、示される特定の詳細、代表的な装置、又は図示及び説明される例示的な実施例に限定されない。従って、一般的発明概念の精神又は範囲から逸脱しない範囲で、そのような詳細から逸脱可能である。
【0113】
本開示の例示的な実施形態
１． ａ．６５ミクロン～９５ミクロンの厚さ、７００Ｗ／ｍＫ～９５０Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素と、
ｂ．第１の要素に隣接する第２の要素であって、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素と、
ｃ．第２の要素に隣接し、第１の要素に対向する任意の第３の要素であって、少なくとも６５ミクロン～５００ミクロンの厚さ、７００Ｗ／ｍＫ超の面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第３の要素と、
を含む、熱管理システム。
２． 前記熱管理システムは、前記第３の要素を含む、段落１に記載の熱管理システム。
３． 前記第３の要素は、少なくとも１０００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、例えば、１０００Ｗ／ｍＫ～１５００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、１０２５Ｗ／ｍＫ～１４００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、１０５０Ｗ／ｍＫ～１３００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、又は１１００Ｗ／ｍＫ～１２００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率を有する、段落２に記載の熱管理システム。
４． 前記第１の要素及び前記第３の要素のうちの少なくとも１つは、モノリシックである、段落１～３のいずれか一つに記載の熱管理システム。
５． 前記第２の要素は、２ｍｍ以下の厚さ、例えば、１ミクロン～２ｍｍの厚さ、５ミクロン～２ｍｍの厚さ、１０ミクロン～２ｍｍの厚さ、２０ミクロン～２ｍｍの厚さ、３０ミクロン～２ｍｍの厚さ、５０ミクロン～２ｍｍの厚さ、７０ミクロン～２ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．３ｍｍの厚さ、又は０．１ｍｍ～０．２５ｍｍの厚さを有する、段落１～４のいずれか一つに記載の熱管理システム。
６． 前記第２の要素は、エアロゲルを含む、段落１～５のいずれか一つに記載の熱管理システム。
７． ａ．熱源と、
ｂ．外部表面と、
ｃ．前記第１の要素又は前記第３の要素のいずれかは、前記熱源と動作可能に熱連通し、前記第１の要素又は前記第３の要素の他方は、前記外部表面に面している、段落１～６のいずれか一つに記載の熱管理システムと
を含む、電子デバイス。
８． 空隙が、前記外部表面と、前記外部表面に面する前記要素との間にある、段落７に外部の電子デバイス。
９． 前記外部表面の一部が、前記外部表面に面する前記要素と物理的に接触している、段落７に記載の電子デバイス。
１０． 前記外部表面の一部は、前記外部表面に面する要素の表面積と同じ表面積を有し、前記外部表面の一部にはオフセットがない、段落９に記載の電子デバイス。
１１． 前記熱源と動作可能に熱連通する前記要素の表面積は、前記要素と動作可能に熱連通する前記熱源の表面のその部分の表面積よりも少なくとも１．５倍大きい、段落７～１０のいずれか一つに記載の電子デバイス。
１２． ａ．１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素と、
ｂ．前記第１の要素に隣接する第２の要素であって、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む、第２の要素と、
ｃ．前記第２の要素に隣接し、前記第１の要素に対向する任意の第３の要素であって、１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第３の要素と
を含む、熱管理システム。
１３． 前記第２の要素は、２ｍｍ以下の厚さ、例えば、１ミクロン～２ｍｍの厚さ、５ミクロン～２ｍｍの厚さ、１０ミクロン～２ｍｍの厚さ、２０ミクロン～２ｍｍの厚さ、３０ミクロン～２ｍｍの厚さ、５０ミクロン～２ｍｍの厚さ、７０ミクロン～２ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．３ｍｍの厚さ、又は厚さ０．１ｍｍ～０．２５ｍｍの厚さを有する、段落１２に記載の熱管理システム。
１４． 前記第１の要素又は前記第３の要素のうちの少なくとも１つは、少なくとも１２５ミクロンの厚さを有する、段落１２又は段落１３に記載の熱管理システム。
１５． 前記第１の要素及び前記第３の要素のうちの少なくとも１つは、モノリシックである、段落１２～１４のいずれか一つに記載の熱管理システム。
１６． 前記第２の要素は、エアロゲルを含む、段落１２～１５のいずれか一つに記載の熱管理システム。
１７． ａ．熱源と、
ｂ．外部表面と、
ｃ．前記第１の要素又は前記第３の要素のいずれかは、前記熱源と動作可能に熱連通し、前記第１の要素又は前記第３の要素の他方は、前記外部表面に面している、請求項１２～１６のいずれか一つに記載の熱管理システムと
を含む、電子デバイス。
１８． 空隙が、前記外部表面と、前記外部表面に面する前記要素との間にある、段落１７に記載の電子デバイス。
１９． 前記外部表面の一部が、前記外部表面に面する前記要素と物理的に接触している、段落１７に記載の電子デバイス。
２０． 外部表面の一部は、前記外部表面に面する前記要素の表面積と同じ表面積を有し、前記外部表面の一部にはオフセットがない、段落１９に記載の電子デバイス。
２１． 前記熱源と動作可能に熱連通している前記要素の表面積は、前記要素と動作可能に熱連通している前記熱源の表面のその部分の表面積よりも少なくとも１．５倍大きい、段落１７～２０のいずれか一つに記載の電子デバイス。
２２． 前記外部表面に面する前記要素の表面上の第１の点と、前記外部表面に面する前記要素の表面上の第２の点との間の温度差は、約２．５℃未満であり、前記第１の点と前記第２の点は、５０ｍｍ以下離れている、段落１７～２１のいずれか一つに記載の電子デバイス。
２３． 前記第１の点と前記第２の点は、少なくとも３５ｍｍ離れている、段落２２に記載の電子デバイス。
２４． 前記熱源と動作可能に熱連通する前記要素の表面上の第１の点と、前記外部表面に面する前記要素の表面上の第２の点との間の温度差は、１．５℃を超え、前記第１の点及び前記第２の点は、共通軸上にある、段落１７～２３のいずれか一つに記載の電子デバイス。
２５． ａ．少なくとも１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素と、
ｂ．前記第１の要素に隣接する第２の要素であって、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素と、
ｃ．前記第２の要素に隣接し、前記第１の要素に対向する任意の第３の要素であって、少なくとも１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む、第３の要素と、
を含む、熱管理システム。
２６． 前記第１の要素及び前記第３の要素のうちの少なくとも１つは、モノリシックである、段落２５に記載の熱管理システム。
２７． 前記第２の要素は、２ｍｍ未満の厚さ、例えば、１ミクロン～２ｍｍの厚さ、５ミクロン～２ｍｍの厚さ、１０ミクロン～２ｍｍの厚さ、２０ミクロン～２ｍｍの厚さ、３０ミクロン～２ｍｍの厚さ、５０ミクロン～２ｍｍの厚さ、７０ミクロン～２ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．３ｍｍの厚さ、又は０．１ｍｍ～０．２５ｍｍの厚さを有する、段落２５又は段落２６に記載の熱管理システム。
２８． 前記第２の要素は、エアロゲルを含む、段落２５～２７のいずれか一つに記載の熱管理システム。
２９． ａ．熱源と、
ｂ．外部表面と、
ｃ．前記第１の要素又は前記第３の要素のいずれかは、前記熱源と動作可能に熱連通し、前記第１の要素又は前記第３の要素の他方は、前記外部表面に面している、段落２５～２８のいずれか一つに記載の熱管理システムと
を含む、電子デバイス。
３０． 空隙が、前記外部表面と、前記外部表面に面する前記要素との間にある、段落２９に記載の電子デバイス
から成る電子デバイス。
３１． 前記外部表面の一部が、前記外部表面に面する前記要素と物理的に接触している、段落２９に記載の電子デバイス。
３２． 前記外部表面の一部は、前記外部表面に面する前記要素の表面積と同じ表面積を有し、前記外部表面の一部にはオフセットがない、段落３１に記載の電子デバイス。
３３． 前記熱源と動作可能に熱連通している前記要素の表面積は、前記要素と動作可能に熱連通している前記熱源の表面のその部分の表面積よりも少なくとも１．５倍大きい、段落２９～３２のいずれか一つに記載の電子デバイス。
３４． 前記外部表面に面する前記要素の表面上の第１の点と、前記外部表面に面する前記要素の表面上の第２の点との間の温度差は、約２．５℃未満であり、前記第１の点と前記第２の点は、５０ｍｍ以下離れている、段落２９～３３のいずれか一つに記載の電子デバイス。
３５． 前記第１の点と前記第２の点は、少なくとも３５ｍｍ離れている、段落３４に記載の電子デバイス。
３６． 前記熱源と動作可能に熱連通する前記要素の表面上の第１の点と、前記外部表面に面する前記要素の表面上の第２の点との間の温度差は、１．５℃を超え、前記第１の点及び前記第２の点は、共通軸上にある、段落２９～３５のいずれか一つに記載の電子デバイス。
３７． ａ．１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫ超の面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素と、
ｂ． 第１の要素に隣接する第２の要素であって、０．０５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０４５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む、第２の要素と、
ｃ．前記第２の要素に隣接し、前記第１の要素に対向する任意の第３の要素であって、１００ミクロン～５００ミクロンの厚さと、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率とを有する可撓性グラファイト物品を含む第３の要素と、
を含む、熱管理システム。
３８． 前記第１の要素及び前記第３の要素のうちの少なくとも１つは、モノリシックである、段落３７に記載の熱管理システム。
３９． 前記第２の要素は、２ｍｍ以下の厚さ、例えば、１ミクロン～２ｍｍの厚さ、５ミクロン～２ｍｍの厚さ、１０ミクロン～２ｍｍの厚さ、２０ミクロン～２ｍｍの厚さ、３０ミクロン～２ｍｍの厚さ、５０ミクロン～２ｍｍの厚さ、７０ミクロン～２ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．３ｍｍの厚さ、又は０．１ｍｍ～０．２５ｍｍの厚さを有する、段落３７又は段落３８に記載の熱管理システム。
４０． 前記第２の要素は、エアロゲル又は延伸ポリテトラフルオロエチレン膜のうちの少なくとも１つを含む、段落３７～３９のいずれか一に記載の熱管理システム。
４１． ａ．熱源と、
ｂ．外部表面と、
ｃ．段落３７～４０のいずれか一つに記載の熱管理システムであって、前記第１の要素又は前記第３の要素のいずれかは、熱源と動作可能に熱連通しており、前記第１の要素又は前記第３の要素の他方は、外部表面に面している、熱管理システムと
を含む、電子デバイス。
４２． 空隙が、前記外部表面と、前記外部表面に面する前記要素との間にある、段落４１に記載の電子デバイス。
４３． 前記外部表面の一部が、前記外部表面に面する前記要素と物理的に接触している、段落４１に記載の電子デバイス。
４４． 前記外部表面の一部は、前記外部表面に面する前記要素の表面積と同じ表面積を有し、前記外部表面の一部にはオフセットがない、段落４３に記載の電子デバイス。
４５． 前記熱源と動作可能に熱連通している前記要素の表面積は、前記要素と動作可能に熱連通している前記熱源の表面のその部分の表面積よりも少なくとも１．５倍大きい、段落４１～４４のいずれか一つに記載の電子デバイス。
４６． ａ．１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素と、
ｂ．０．１５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３５Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４５Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０５Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０６Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０７Ｗ／ｍＫ～０．０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０８Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０９Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．１Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．１１Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．１２Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．１３Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．１４Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素であって、前記第２の要素の厚さは、前記第１の要素の厚さと少なくとも同じ～第１の要素の厚さの１０倍以下である、第２の要素と
を含む、熱管理システム。
４７． 前記絶縁材料は、エアロゲル又は多孔質ポリマーマトリックスのうちの少なくとも１つを含む、段落４６に記載の熱管理システム。
４８． 前記絶縁材料の面貫通熱伝導率は、０．０５Ｗ／ｍＫ未満、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０４５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率である、段落４６又は段落４７の熱管理システム。
４９． 前記第２の要素の厚さは、前記第１の要素の厚さの７倍以下である、段落４６～４８のいずれか一つに記載の熱管理システム。
５０． 前記第２の要素の厚さは、前記第１の要素の厚さの３倍以下である、段落４６～４８のいずれか一つに記載の電子デバイス。
５１． 段落４６～５０のいずれか一つに記載の熱管理システムと、熱源とを含む電子デバイスであって、前記熱管理システムは、前記熱源と動作可能に熱連通し、前記熱管理システムの前記第１の要素又は前記第２の要素のうちの１つは、前記熱源に隣接して一列に並んでいる、電子デバイス。
５２． 前記熱源と前記熱管理システムとの間に空隙をさらに含む、段落５１に記載の電子デバイス。
５３． ａ．少なくとも１００μｍの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイトの第１の要素と、
ｂ．前記第１の要素に隣接する絶縁材料の第２の要素であって、０．０５Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率、例えば、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３５Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０４５Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する、第２の要素と
を含む、熱管理システム。
１． ａ．６５ミクロン～９５ミクロンの厚さ、７００Ｗ／ｍＫ～９５０Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素と、
ｂ．第１の要素に隣接する第２の要素であって、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素と、
ｃ．第２の要素に隣接し、第１の要素に対向する任意の第３の要素であって、少なくとも６５ミクロン～５００ミクロンの厚さ、７００Ｗ／ｍＫ超の面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第３の要素と、
を含む、熱管理システム。
２． 前記熱管理システムは、前記第３の要素を含む、段落１に記載の熱管理システム。
３． 前記第３の要素は、少なくとも１０００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、例えば、１０００Ｗ／ｍＫ～１５００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、１０２５Ｗ／ｍＫ～１４００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、１０５０Ｗ／ｍＫ～１３００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率、又は１１００Ｗ／ｍＫ～１２００Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率を有する、段落２に記載の熱管理システム。
４． 前記第１の要素及び前記第３の要素のうちの少なくとも１つは、モノリシックである、段落１～３のいずれか一つに記載の熱管理システム。
５． 前記第２の要素は、２ｍｍ以下の厚さ、例えば、１ミクロン～２ｍｍの厚さ、５ミクロン～２ｍｍの厚さ、１０ミクロン～２ｍｍの厚さ、２０ミクロン～２ｍｍの厚さ、３０ミクロン～２ｍｍの厚さ、５０ミクロン～２ｍｍの厚さ、７０ミクロン～２ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．３ｍｍの厚さ、又は０．１ｍｍ～０．２５ｍｍの厚さを有する、段落１～４のいずれか一つに記載の熱管理システム。
６． 前記第２の要素は、エアロゲルを含む、段落１～５のいずれか一つに記載の熱管理システム。
７． ａ．熱源と、
ｂ．外部表面と、
ｃ．前記第１の要素又は前記第３の要素のいずれかは、前記熱源と動作可能に熱連通し、前記第１の要素又は前記第３の要素の他方は、前記外部表面に面している、段落１～６のいずれか一つに記載の熱管理システムと
を含む、電子デバイス。
８． 空隙が、前記外部表面と、前記外部表面に面する前記要素との間にある、段落７に外部の電子デバイス。
９． 前記外部表面の一部が、前記外部表面に面する前記要素と物理的に接触している、段落７に記載の電子デバイス。
１０． 前記外部表面の一部は、前記外部表面に面する要素の表面積と同じ表面積を有し、前記外部表面の一部にはオフセットがない、段落９に記載の電子デバイス。
１１． 前記熱源と動作可能に熱連通する前記要素の表面積は、前記要素と動作可能に熱連通する前記熱源の表面のその部分の表面積よりも少なくとも１．５倍大きい、段落７～１０のいずれか一つに記載の電子デバイス。
１２． ａ．１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素と、
ｂ．前記第１の要素に隣接する第２の要素であって、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む、第２の要素と、
ｃ．前記第２の要素に隣接し、前記第１の要素に対向する任意の第３の要素であって、１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第３の要素と
を含む、熱管理システム。
１３． 前記第２の要素は、２ｍｍ以下の厚さ、例えば、１ミクロン～２ｍｍの厚さ、５ミクロン～２ｍｍの厚さ、１０ミクロン～２ｍｍの厚さ、２０ミクロン～２ｍｍの厚さ、３０ミクロン～２ｍｍの厚さ、５０ミクロン～２ｍｍの厚さ、７０ミクロン～２ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．３ｍｍの厚さ、又は厚さ０．１ｍｍ～０．２５ｍｍの厚さを有する、段落１２に記載の熱管理システム。
１４． 前記第１の要素又は前記第３の要素のうちの少なくとも１つは、少なくとも１２５ミクロンの厚さを有する、段落１２又は段落１３に記載の熱管理システム。
１５． 前記第１の要素及び前記第３の要素のうちの少なくとも１つは、モノリシックである、段落１２～１４のいずれか一つに記載の熱管理システム。
１６． 前記第２の要素は、エアロゲルを含む、段落１２～１５のいずれか一つに記載の熱管理システム。
１７． ａ．熱源と、
ｂ．外部表面と、
ｃ．前記第１の要素又は前記第３の要素のいずれかは、前記熱源と動作可能に熱連通し、前記第１の要素又は前記第３の要素の他方は、前記外部表面に面している、請求項１２～１６のいずれか一つに記載の熱管理システムと
を含む、電子デバイス。
１８． 空隙が、前記外部表面と、前記外部表面に面する前記要素との間にある、段落１７に記載の電子デバイス。
１９． 前記外部表面の一部が、前記外部表面に面する前記要素と物理的に接触している、段落１７に記載の電子デバイス。
２０． 外部表面の一部は、前記外部表面に面する前記要素の表面積と同じ表面積を有し、前記外部表面の一部にはオフセットがない、段落１９に記載の電子デバイス。
２１． 前記熱源と動作可能に熱連通している前記要素の表面積は、前記要素と動作可能に熱連通している前記熱源の表面のその部分の表面積よりも少なくとも１．５倍大きい、段落１７～２０のいずれか一つに記載の電子デバイス。
２２． 前記外部表面に面する前記要素の表面上の第１の点と、前記外部表面に面する前記要素の表面上の第２の点との間の温度差は、約２．５℃未満であり、前記第１の点と前記第２の点は、５０ｍｍ以下離れている、段落１７～２１のいずれか一つに記載の電子デバイス。
２３． 前記第１の点と前記第２の点は、少なくとも３５ｍｍ離れている、段落２２に記載の電子デバイス。
２４． 前記熱源と動作可能に熱連通する前記要素の表面上の第１の点と、前記外部表面に面する前記要素の表面上の第２の点との間の温度差は、１．５℃を超え、前記第１の点及び前記第２の点は、共通軸上にある、段落１７～２３のいずれか一つに記載の電子デバイス。
２５． ａ．少なくとも１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素と、
ｂ．前記第１の要素に隣接する第２の要素であって、０．０２５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０２４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素と、
ｃ．前記第２の要素に隣接し、前記第１の要素に対向する任意の第３の要素であって、少なくとも１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ及び１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む、第３の要素と、
を含む、熱管理システム。
２６． 前記第１の要素及び前記第３の要素のうちの少なくとも１つは、モノリシックである、段落２５に記載の熱管理システム。
２７． 前記第２の要素は、２ｍｍ未満の厚さ、例えば、１ミクロン～２ｍｍの厚さ、５ミクロン～２ｍｍの厚さ、１０ミクロン～２ｍｍの厚さ、２０ミクロン～２ｍｍの厚さ、３０ミクロン～２ｍｍの厚さ、５０ミクロン～２ｍｍの厚さ、７０ミクロン～２ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．３ｍｍの厚さ、又は０．１ｍｍ～０．２５ｍｍの厚さを有する、段落２５又は段落２６に記載の熱管理システム。
２８． 前記第２の要素は、エアロゲルを含む、段落２５～２７のいずれか一つに記載の熱管理システム。
２９． ａ．熱源と、
ｂ．外部表面と、
ｃ．前記第１の要素又は前記第３の要素のいずれかは、前記熱源と動作可能に熱連通し、前記第１の要素又は前記第３の要素の他方は、前記外部表面に面している、段落２５～２８のいずれか一つに記載の熱管理システムと
を含む、電子デバイス。
３０． 空隙が、前記外部表面と、前記外部表面に面する前記要素との間にある、段落２９に記載の電子デバイス
から成る電子デバイス。
３１． 前記外部表面の一部が、前記外部表面に面する前記要素と物理的に接触している、段落２９に記載の電子デバイス。
３２． 前記外部表面の一部は、前記外部表面に面する前記要素の表面積と同じ表面積を有し、前記外部表面の一部にはオフセットがない、段落３１に記載の電子デバイス。
３３． 前記熱源と動作可能に熱連通している前記要素の表面積は、前記要素と動作可能に熱連通している前記熱源の表面のその部分の表面積よりも少なくとも１．５倍大きい、段落２９～３２のいずれか一つに記載の電子デバイス。
３４． 前記外部表面に面する前記要素の表面上の第１の点と、前記外部表面に面する前記要素の表面上の第２の点との間の温度差は、約２．５℃未満であり、前記第１の点と前記第２の点は、５０ｍｍ以下離れている、段落２９～３３のいずれか一つに記載の電子デバイス。
３５． 前記第１の点と前記第２の点は、少なくとも３５ｍｍ離れている、段落３４に記載の電子デバイス。
３６． 前記熱源と動作可能に熱連通する前記要素の表面上の第１の点と、前記外部表面に面する前記要素の表面上の第２の点との間の温度差は、１．５℃を超え、前記第１の点及び前記第２の点は、共通軸上にある、段落２９～３５のいずれか一つに記載の電子デバイス。
３７． ａ．１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫ超の面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素と、
ｂ． 第１の要素に隣接する第２の要素であって、０．０５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０４５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む、第２の要素と、
ｃ．前記第２の要素に隣接し、前記第１の要素に対向する任意の第３の要素であって、１００ミクロン～５００ミクロンの厚さと、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率とを有する可撓性グラファイト物品を含む第３の要素と、
を含む、熱管理システム。
３８． 前記第１の要素及び前記第３の要素のうちの少なくとも１つは、モノリシックである、段落３７に記載の熱管理システム。
３９． 前記第２の要素は、２ｍｍ以下の厚さ、例えば、１ミクロン～２ｍｍの厚さ、５ミクロン～２ｍｍの厚さ、１０ミクロン～２ｍｍの厚さ、２０ミクロン～２ｍｍの厚さ、３０ミクロン～２ｍｍの厚さ、５０ミクロン～２ｍｍの厚さ、７０ミクロン～２ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～１ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの厚さ、０．１ｍｍ～０．３ｍｍの厚さ、又は０．１ｍｍ～０．２５ｍｍの厚さを有する、段落３７又は段落３８に記載の熱管理システム。
４０． 前記第２の要素は、エアロゲル又は延伸ポリテトラフルオロエチレン膜のうちの少なくとも１つを含む、段落３７～３９のいずれか一に記載の熱管理システム。
４１． ａ．熱源と、
ｂ．外部表面と、
ｃ．段落３７～４０のいずれか一つに記載の熱管理システムであって、前記第１の要素又は前記第３の要素のいずれかは、熱源と動作可能に熱連通しており、前記第１の要素又は前記第３の要素の他方は、外部表面に面している、熱管理システムと
を含む、電子デバイス。
４２． 空隙が、前記外部表面と、前記外部表面に面する前記要素との間にある、段落４１に記載の電子デバイス。
４３． 前記外部表面の一部が、前記外部表面に面する前記要素と物理的に接触している、段落４１に記載の電子デバイス。
４４． 前記外部表面の一部は、前記外部表面に面する前記要素の表面積と同じ表面積を有し、前記外部表面の一部にはオフセットがない、段落４３に記載の電子デバイス。
４５． 前記熱源と動作可能に熱連通している前記要素の表面積は、前記要素と動作可能に熱連通している前記熱源の表面のその部分の表面積よりも少なくとも１．５倍大きい、段落４１～４４のいずれか一つに記載の電子デバイス。
４６． ａ．１００ミクロン～５００ミクロンの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイト物品を含む第１の要素と、
ｂ．０．１５Ｗ／ｍＫ未満の面貫通熱伝導率、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３５Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４５Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０５Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０６Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０７Ｗ／ｍＫ～０．０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０８Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０９Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．１Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．１１Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．１２Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．１３Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．１４Ｗ／ｍＫ～０．１４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する絶縁材料を含む第２の要素であって、前記第２の要素の厚さは、前記第１の要素の厚さと少なくとも同じ～第１の要素の厚さの１０倍以下である、第２の要素と
を含む、熱管理システム。
４７． 前記絶縁材料は、エアロゲル又は多孔質ポリマーマトリックスのうちの少なくとも１つを含む、段落４６に記載の熱管理システム。
４８． 前記絶縁材料の面貫通熱伝導率は、０．０５Ｗ／ｍＫ未満、例えば、０．０１Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０１５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０４５Ｗ／ｍＫ～０．０４９Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率である、段落４６又は段落４７の熱管理システム。
４９． 前記第２の要素の厚さは、前記第１の要素の厚さの７倍以下である、段落４６～４８のいずれか一つに記載の熱管理システム。
５０． 前記第２の要素の厚さは、前記第１の要素の厚さの３倍以下である、段落４６～４８のいずれか一つに記載の電子デバイス。
５１． 段落４６～５０のいずれか一つに記載の熱管理システムと、熱源とを含む電子デバイスであって、前記熱管理システムは、前記熱源と動作可能に熱連通し、前記熱管理システムの前記第１の要素又は前記第２の要素のうちの１つは、前記熱源に隣接して一列に並んでいる、電子デバイス。
５２． 前記熱源と前記熱管理システムとの間に空隙をさらに含む、段落５１に記載の電子デバイス。
５３． ａ．少なくとも１００μｍの厚さ、１０００Ｗ／ｍＫを超える面内熱伝導率、及び６Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率を有する可撓性グラファイトの第１の要素と、
ｂ．前記第１の要素に隣接する絶縁材料の第２の要素であって、０．０５Ｗ／ｍＫ以下の面貫通熱伝導率、例えば、０．０２５Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０３５Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、０．０４Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率、又は０．０４５Ｗ／ｍＫ～０．０５Ｗ／ｍＫの面貫通熱伝導率を有する、第２の要素と
を含む、熱管理システム。
【図1】
【図1a】
【図2】
【図2a】
【図3】
【図3a】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図6e】
【図6f】
【図7】
【図8】
【図8a】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14a】
【図14b】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】