JP7810712B2 - 液晶エラストマーに組み込まれた熱回路 - Google Patents

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関連出願の相互参照
本特許出願は、２０２１年１月１８日に出願された米国仮特許出願第６３／１３８，７８８号の優先権を主張し、その全開示を参照により組み込む。

本開示は、一般に、液晶エラストマー（ＬＣＥ）に関し、より具体的には、限定するものではないが、ＬＣＥに組み込まれた熱回路に関する。

このセクションは、本開示の様々な態様のより良い理解を容易にするための背景情報を提供する。この文書のこのセクションの記述は、この観点から読まれるべきであり、先行技術の承認として読まれるべきではないことを理解されたい。

一般に、ポリマーおよびエラストマーは等方性であり、良好な断熱材である。ポリマーおよびエラストマーは、高感度電子機器の断熱材として使用され得る。これらの材料は、電子機器および他のシステムで使用されてきたが、それらの固有の断熱特性のために様々な課題を提起している。例えば、ポリマー体または液晶エラストマー体を通る熱経路の熱伝導率を変調および制御するための現在の方法および設計は、限定されたままである。さらに、現在の方法は、一般に、熱伝導率を調整するために、ポリマーまたはエラストマーマトリックスに複合材料を添加することに依存し、これは、全体的な性能を妨げ、コストを増加させ得る。

この概要は、詳細な説明において以下でさらに説明される概念の選択を紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を限定する助けとして使用されることも意図していない。

一実施形態では、本開示は、熱源から液晶エラストマー体を通ってヒートシンクまでの複数の第１の熱経路を介して、熱源をヒートシンクに接続する熱回路を含むように構成された液晶エラストマー体を有する液晶エラストマー組成物に関する。いくつかの実施形態では、複数の第１の熱経路は、最短の第１の熱経路に沿った第１の大多数のディレクタより多くと整列されるように構成された最短の第１の熱経路を含む。いくつかの実施形態では、液晶エラストマー体の熱回路は、熱源から液晶エラストマー体を通って被断熱体までの複数の第２の熱経路を介して、熱源を被断熱体に接続するようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、複数の第２の熱経路は、最短の第２の熱経路に沿った第２の大多数のディレクタより多くに直交するように構成された第２の熱経路を含む。いくつかの実施形態では、液晶エラストマー体の熱回路は、被断熱体から液晶エラストマー体を通ってヒートシンクまでの複数の第３の熱経路を介して、被断熱体をヒートシンクに接続するようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、複数の第２の熱経路は、最短の第３の熱経路に沿った第３の大多数のディレクタより多くに直交するように構成された最短の第３の熱経路を含む。

追加の実施形態では、本開示は、液晶エラストマー体の被断熱体ノード接触面部分を有する熱回路を含むように構成された液晶エラストマー体を有する液晶エラストマー組成物に関する。いくつかの実施形態では、被断熱体ノード接触面部分は、被断熱体ノード接触面部分の接触面縁部に平行に整列するように構成されたディレクタを含む。

さらなる実施形態では、本開示は、液晶エラストマー体のディレクタ配向に直交するヒートシンク接触面縁部を有する液晶エラストマー体を作成する方法に関する。一般に、本方法は、ノズルを通して液晶インクの一部分を押し出すことを含む。いくつかの実施形態では、押し出すことは、それによって、せん断力を液晶インクに加え、すなわち、（１）せん断力によって液晶インクのディレクタ配向を整列させるのに十分であり、（２）液晶エラストマー体のヒートシンク接触面縁部に直交するように方向づけられる。いくつかの実施形態では、本方法は、液晶インクがノズルを出た後に液晶インクの押し出された部分を紫外線光で照明することによって、液晶インクの押し出された部分を、ディレクタ配向を有する液晶エラストマーの一部分に架橋することをさらに含む。

追加の実施形態では、本開示は、液晶ポリマー体のディレクタ配向に直交するヒートシンク接触面縁部を有する液晶ポリマー体を作成する方法に関する。一般に、本方法は、マイケル付加反応のための官能基の非化学量論比で調製された液晶メソゲン混合物をヒートシンク接触面成形表面と接触させて配置することと、液晶メソゲン混合物がヒートシンク接触面成形表面と接触している間に、非化学量論比に起因して反応が停止するまで液晶メソゲン混合物を反応させ、それによって、ヒートシンク接触面成形表面と接触しているヒートシンク接触面縁部を含む過剰の未反応官能基を有する中間点液晶ポリマー体を作成することと、液晶ポリマー体をヒートシンク接触面縁部から離れる方向に歪ませることと、過剰の未反応官能基を有する中間点液晶ポリマー体を、過剰の未反応官能基の集団を反応させるように構成された架橋刺激に曝露し、それによって、ヒートシンク接触面縁部を有する液晶ポリマー体を作成することとを含む。

別の実施形態では、本開示は、液晶ポリマー体のディレクタ配向と整列した断熱材接触面縁部を有する液晶ポリマー体を作成する方法に関する。一般に、本方法は、マイケル付加反応のための官能基の非化学量論比で調製された液晶メソゲン混合物を断熱材接触面成形表面と接触させて配置することと、液晶メソゲン混合物が断熱材接触面成形表面と接触している間に、非化学量論比に起因して反応が停止するまで液晶メソゲン混合物を反応させ、それによって、断熱材接触面成形表面と接触している断熱材接触面縁部を含む過剰の未反応官能基を有する中間点液晶ポリマー体を作成することと、液晶ポリマー体を断熱材接触面縁部に平行な方向に歪ませることと、過剰の未反応官能基を有する中間点液晶ポリマー体を、過剰の未反応官能基の集団を反応させるように構成された架橋刺激に曝露し、それによって、断熱材接触面縁部を有する液晶ポリマー体を作成することとを含む。

さらなる実施形態では、本開示は、液晶ポリマー体のディレクタ配向に直交するヒートシンク接触面縁部を有する液晶ポリマー体を作成する方法に関する。一般に、本方法は、ヒートシンク接触面成形表面にアンカー剤を塗布することと、マイケル付加反応のための官能基の非化学量論比で調製された液晶メソゲン混合物をヒートシンク接触面成形表面と接触させて配置することと、液晶メソゲン混合物がヒートシンク接触面成形表面と接触している間に、非化学量論比に起因して反応が停止するまで液晶メソゲン混合物を反応させ、それによって、ヒートシンク接触面成形表面と接触しているヒートシンク接触面縁部を含む過剰の未反応官能基を有する中間点液晶ポリマー体を作成することと、過剰の未反応官能基を有する中間点液晶ポリマー体を、過剰の未反応官能基の集団を反応させるように構成された架橋刺激に曝露し、それによって、ヒートシンク接触面縁部を有する液晶ポリマー体を作成することとを含む。

本開示の主題のより完全な理解は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって得ることができる。

熱源、被断熱体、およびヒートシンクの間に熱回路を含むように本明細書に記載のように作成された液晶エラストマー（ＬＣＥ）体のレイアウトを示す。 熱経路に沿ったＬＣＥの一部分のディレクタの配向を制御することによって作成された熱異方性の実施形態を示す。図２Ａは、Ｋ_ｚ＞Ｋ_ｘ＝Ｋ_ｙを示す。 ＬＣＥの様々な構成を示す。ポリドメイン構成は、グローバルな整列を有さず、ランダムに配向された液晶ドメインを形成するメソゲンによって実証される。逆に、モノドメインＬＣＥのメソゲンは、ディレクタに沿って配向される。 ２つの直交方向で測定された、モノドメインＬＣＥ（平行）、モノドメインＬＣＥ（垂直）、およびポリドメインＬＣＥの熱伝導率および温度プロットを示す。 熱伝達を説明するための一般的な用語を含む熱伝達仕様、およびそれによって作成された熱回路を示す。 本明細書に記載のＬＣＥ組成物を作成する方法のフローチャートを示す。 熱源が被断熱体よりもヒートシンクに近い実施形態で使用するように構成されたＬＣＥに組み込まれた熱回路の実施形態を示す。 熱源が被断熱体または被断熱エリアまでの距離と同様の距離でヒートシンクから離れて配置された実施形態で使用するように構成されたＬＣＥ体に組み込まれた熱回路の実施形態を示す。 被断熱体が熱源とヒートシンクとの間に配置された実施形態で使用するように構成されたＬＣＥに組み込まれた熱回路の実施形態を示す。 本明細書に記載の液晶ポリマー（ＬＣＰ）体を作成する方法のフローチャートを示す。 本明細書に記載の表面アンカリングのための方法のフローチャートを示す。

以下の説明および図面は例示であり、限定として解釈されるべきではない。十分な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、場合によっては、説明を不明瞭にすることを避けるために、周知のまたは従来の詳細は説明されない。本開示における一実施形態または実施形態への言及は、必ずしも同じ実施形態への言及ではなく、また、そのような言及は少なくとも１つを意味する。本明細書における「一実施形態」または「実施形態」などへの言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、ポリマー組成、設計構造、または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所における「一実施形態では」などの句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているわけではなく、他の実施形態と相互排他的な別個のまたは代替の実施形態でもない。さらに、他の実施形態ではなく、いくつかの実施形態によって示され得る様々な特徴が記載されている。

熱回路を内部に作成する液晶ポリマー（ＬＣＰ）体または液晶エラストマー（ＬＣＥ）体を通る複数の熱経路の熱伝導率を変調および制御するための方法および設計が、本明細書に記載される。本明細書に記載されるように、ＬＣＥは、ＬＣＰの特定の具体化として使用され、これは、ＬＣＰの過剰な未反応官能基などの不完全に架橋されたネットワークを含み得る。例えば、本明細書に記載されるように、制御された伝導率を有するＬＣＰは、被断熱体と、熱回路を通して熱を与えるかまたは受け取るように設計された熱源またはヒートシンクとの間の熱伝導率の低下を含み得る。本明細書にさらに記載されるように、ＬＣＥ体は、（例えば、熱源から受け取る熱および／またはヒートシンクに与えられる熱を限定するために）熱回路を介した被断熱体への熱伝達を制限しながら、これらの様々な熱経路に沿って熱伝導率を変調することによって熱源とヒートシンクとの間の熱経路に沿った熱伝達を促進するように設計される。

ＬＣＥ材料内にディレクタの特定の配置を作成することにより、より短い熱経路よりも高い伝導率を有するより長い熱経路を有する実施形態が本明細書に記載される。さらに、伝導率が低いか、または比較的伝導率がない熱経路に隣接する、より高い伝導率を有する熱経路の実施形態が本明細書に記載される。さらに、各部分が熱伝導率の方向異方性を含んでこれらの熱経路を作成するような、ディレクタの新規な配置により作成されたＬＣＥ体を通るマッピングされた熱経路の実施形態が本明細書に記載される。

図１は、熱源１２０、被断熱体１６０、およびヒートシンク１３０の間に熱回路を含むように本明細書に記載のように作成されたＬＣＥ体１１０のレイアウトを示す。一実施形態では、熱源１２０は、熱回路を含むＬＣＥ体１１０の内部に包装され、熱源は、ＬＣＥを通る透過性および／またはＬＣＥ体の特定の側面での光の低歪曲伝送に対する特定の要件を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ包装とすることができる。例えば、ＬＣＥの底部は、特に重要な光出力方向である可能性があり、したがって、ＬＣＥ包装の底部側は、特に透過性でなければならず、および／または光学歪曲もしくは光学分散が低くなければならない。熱源１２０のいくつかの実施形態では、熱源は、発熱に対する感度が高く、また、熱源１２０の正しい動作温度を維持するために特定の熱流出を有さなければならない。そのような一例は、熱源１２０からヒートシンク１３０への特定の熱流がない場合に過熱する可能性があるＬＥＤチップ包装である。これらのおよび他の境界要件は、ＬＣＥ体１１０内の熱回路の設計を定義し得る。

この実施形態は、熱源１２０を覆う、ＬＣＥ体１１０内部のＬＥＤ包装などの熱源１２０を有する熱回路設計を示す。熱回路は、それぞれ、熱源１２０とヒートシンクノード接触面１３２との間、および熱源１２０と断熱材ノード接触面１６２の３つの異なる縁部との間の同等の熱抵抗器１５０，１５２，１５４，１５６によって定義することができる。本明細書にさらに記載されるように、ＬＣＥ１１０の部分は、ＬＣＥの他の部分よりも透過性であるか、または光学歪曲が低い部分を含むことができる。同等の熱抵抗器１５２，１５４，１５６はそれぞれ、ＬＣＥを取り囲む環境１６０と接続する。一実施形態では、熱抵抗１５２，１５４，１５６を高く維持し、接触面１６２を通る熱源１２０から環境１６０への熱流を低く維持するという要件は、接触面１３２を通る熱源１２０からヒートシンク１３０への熱流を促進するために熱抵抗１５０が低く維持されるべきであることを意味する。本明細書に記載のいくつかの実施形態によれば、熱流は、熱回路上のノード間の重要な熱経路の多くに対するＬＣＥディレクタ整列の選択によって、多くの同等の熱抵抗を通って方向づけられ得る。

ＬＣＥの物理的境界要件は、例えば、ＬＣＥが熱源１２０とヒートシンク１３０との間の空間のすべて、ならびに外部環境１６０（例えば、空気）との接触面として機能する画定された外側エンベロープ１６２を満たすべきであることを含み得る。本明細書に示す実施形態では、外部環境１６０との境界接触面１６２が低い熱流のみを受け取り、したがって、この実施形態は、環境１６０を被断熱体として扱い、接触面１６２を被断熱ノード接触面縁部として扱うという要件がある。熱源１２０がＬＥＤ光源である例では、接触面１６２が熱流を受け取らないという要件は、接触面が熱源１２０の動作温度範囲、動作電力散逸範囲、または動作出力範囲にわたって歪曲がないままであるという光学的要件に基づき得る。

したがって、熱経路は、熱源１２０、ヒートシンク１３０、および被断熱体１６０（またはエリア／環境）の間の熱流に対するそれぞれの抵抗を表す熱抵抗器１５０，１５２，１５４，１５６によって一般的に表されるように、ＬＣＥの熱回路内に設計される。これらの異なる熱抵抗は、熱源１２０の動作要件、ならびに境界接触面１３２，１６２、およびヒートシンク１３０などの熱回路のノードの熱流要件に一致させることができる。例えば、抵抗器１５０は、接触面１３２を横切る熱源１２０とヒートシンク１３０との間の熱流に強く影響し、この熱流は、熱源およびヒートシンクそれぞれの動作温度、ならびにそれらがそれらの動作温度にあるときにそれらの２つのノード間の抵抗器１５０を通る熱流など、熱回路によって維持され得る動作パラメータを確立する。ＬＣＥ内部に組み込まれた熱回路のノード間の熱経路の熱抵抗特性は、高抵抗熱経路よりも長い熱経路長さを有する低抵抗経路を作成することができる熱抵抗経路の新規な構成を可能にする。本明細書に記載のＬＣＥに組み込まれた熱回路は、これらの異なる熱伝導率を作成するために、ＬＣＥ体内部の選択的ディレクタ整列の技術を使用して、それらの均一なＬＣＥ材料内でそれらの熱特性を変化させることができる。熱経路に対するこれらの整列の効果は、熱伝導率の標準的表記で説明することができ、これは、図１の同等の熱抵抗器１５０，１５２，１５４，１５６で示されるような抵抗率として直接またはその逆数で比較することができる。

図２Ａは、ＬＣＥ体の一部分のディレクタの配向を制御することによって作成された熱伝導率（Ｋ）の異方性の一実施形態を示す。ＬＣＥを変調して、異なる特性を有する特定の熱経路を作成する方法が本明細書に記載される。熱伝導率Ｋは、３つの方向、すなわち、Ｘ軸に沿ったＫｘ、Ｙ軸に沿ったＫｙ、およびＺ軸に沿ったＫｚに沿って図に示されている。これらの異なる伝導率は、図２Ａに示すように、Ｚ軸に沿って整列したＬＣＥのメソゲンのディレクタの配向に関連する。したがって、Ｚ軸に沿ったこのメソゲンディレクタ整列は、Ｘ軸に沿っておよびＹ軸に沿って流れる熱流（および熱経路）に対する直交整列であり、Ｚ軸に沿った熱流に対する平行整列である。本明細書に記載されるように、熱経路に沿った伝導率の変調は、本明細書では、それらの熱流に対するディレクタ配向を変調することによって作成される。この実施形態では、カラミチック、すなわち剛性棒状のメソゲンを使用して、ネマチック液晶エラストマーを形成する。他の実施形態では、円盤状などの他のメソゲン、またはスメクチックなどの液晶相が使用され得る。

例えば、Ｚ軸に整列して示されているディレクタ配向は、Ｘ－Ｚ平面に平行な熱接触面表面およびＹ－Ｚ平面に平行な熱接触面表面の両方に平行である。これにより、Ｘ軸および／またはＹ軸に沿って流れる熱伝導率が最小になる。ディレクタ配向は、２つの座標平面に平行かつ第３の座標平面に直交であり得る。別の例として、Ｘ－Ｙ平面に平行な熱接触面表面は、Ｚ軸と整列して示されているディレクタ配向に直交する。熱接触面表面は、本明細書に記載されるように、熱回路の熱ノードをＬＣＥ内に作成された熱回路の接触面部分に接続する任意の表面であり得る。したがって、任意の接触面表面内に含まれる多くの接触面縁部が存在する可能性があり、ディレクタ配向は、接触面表面および接触面縁部の両方に関して本明細書にさらに記載される。

方向ＫｚにおいてＬＣＥ体によって示される伝導率は、方向ＫｙおよびＫｘにおいて示される伝導率とは著しく異なる。４－（３－アクリロイルオキシプロピルオキシ）安息香酸２－メチル－１，４－フェニレンエステル；２－メチル－１，４－フェニレン－ビス［４［３（アクリロイルオキシ）プロピルオキシ］ベンゾエート］の官能化メソゲンから合成されたＬＣＥを含む一実施形態では、ＬＣＥによって示される熱伝導率異方性は、ディレクタの配向に直交する伝導率と比較した場合、ディレクタの配向に沿った伝導率の１００％の増加を含む。ＬＣＥ材料の他の実施形態は、０～１のＬＣＥ材料の秩序パラメータなどの、ディレクタ配向、およびディレクタ整列の尺度に基づいて、より大きな熱伝導率異方性を提供し得る。本明細書に記載されるように、異なる整列を有するＬＣＥを作成することにより、熱経路に対する直交配向および平行配向によって異なる熱伝導率を達成することができる。同様に、熱経路に対してある角度（例えば、０～９０度）でディレクタを配向することによって、中間の伝導率値を達成することができる。本明細書にさらに記載されるように、異なるＬＣＥ材料によって示される異なる異方性は、それらの特性がＬＣＥのノード接触面に出入りする熱流などの他の要件と組み合わされた場合に、ＬＣＥ熱回路内のディレクタの異なるパターンに影響を及ぼす可能性がある。

本明細書に記載されるように、異なる複雑な歪みをＬＣＰに適用することができる。本明細書に記載の異なる歪み率は、ＬＣＰ内のディレクタに対して異なる秩序パラメータを作成することができる。ＬＣＰの秩序パラメータは、好ましい方向または測定された方向を有する液晶分子軸（例えば、ＬＣＰを通る評価される熱経路）のディレクタ配向の平均の尺度である。本明細書にさらに記載されるように、秩序パラメータのこの測定値はまた、測定された方向に沿って配向されたディレクタの百分率として本明細書に記載され得る。歪みが大きいほど、歪みの方向に対するより大きな秩序パラメータが作成され、ＬＣＰ内の複雑で異なる歪みを使用することによって作成され得るディレクタ配向および秩序パラメータの多くの異なる百分率が本明細書に記載される。

図２Ａに示すＬＣＥの単位体積は、熱経路長さの単位部分を表し得る。本明細書にさらに記載されるように、これらの単位長さは非常に短く、ＬＣＥ体の小さな部分を含むことができる。本明細書にさらに記載されるように、複数の熱経路が互いに平行に存在することができ、それらはそれぞれＬＣＥ体を通ってノード接触面縁部間で熱を伝送することができる。ノード接触面縁部間の最短熱経路は、特に断熱性または熱伝導性であるように設計することができる。本明細書に記載されるように、ＬＣＥ体を通る熱経路に沿ったディレクタの配向の設計によって作成された熱経路は、厚さ次元によることを含む、特定のエリアの拡大などの複数の３次元熱経路を含むことができる。この厚さ次元は、本明細書に示すＬＣＥ体の２次元表現に追加することができる。図に示すＬＣＥのこれらの実施形態は、３次元ＬＣＥ体の２次元表現を含む。本明細書における２次元図の説明は、熱回路内のノード間の特定の熱経路の熱抵抗にも影響する可変厚さを含むと理解され得る。

ＬＣＥ材料内にディレクタの特定の配置を作成することにより、より短い熱経路よりも高い伝導率を有するより長い熱経路が作成されている。さらに、熱伝導率が低いか、または比較的熱伝導率がない熱経路に隣接する、より高い伝導率を有する熱経路が作成されている。さらに、ディレクタの新規な配置を有するＬＣＥ体を作成することによって熱が流れ得る熱回路が作成されており、ＬＣＥ体のＬＣＥの各部分は、ノード間の熱回路の指向性部分を含む。

図２Ｂは、ＬＣＥ上の様々な構成を示す。ポリドメイン試料は、グローバルな整列を有さず、一方、モノドメイン試料は、メソゲンのグローバルな整列を有する。次いで、２つの構成を熱特性について試験し、その一部を図２Ｃに示す。

試験は、長距離方向配向（すなわち、グローバルディレクタ）を欠くポリドメインＬＣＥ試料が、測定された両方向で均一な熱伝導率を有することを実証した。熱伝導率は、温度の上昇と共にほぼ一定のままであった。逆に、モノドメイン試料は、方向依存性を示した。ディレクタと平行な場合、熱伝導率は、垂直方向よりも約２倍高かった。温度の上昇と共に、試験した両方向について熱伝導率がわずかに低下した。これは、モノドメイン試料が加熱された場合にディレクタに沿ってわずかに収縮しようとする（また、幾何学的形状のわずかな変化が読み取りに影響を及ぼし得る）ためである可能性がある。モノドメイン試料を製造する様々な方法が存在するが、この特性はＬＣＥに固有のものではないことに留意されたい。モノドメイン構造を誘導するためには、ＬＣＥを特定の様式でプログラムおよび合成しなければならない。そうでなければ、ポリドメイン構造が本質的に形成される。したがって、この特性は材料化学に固有のものではない。それは、方法または合成中の液晶（もしくはメソゲン）の配向に依存する。

単位体積当たりの熱伝導率、拡散率、および／または比熱を、（１）幅方向に沿って整列したＬＣＥモノドメイン（２１ｍｍ×１６ｍｍ×１ｍｍ）、（２）長さ方向に沿って整列したＬＣＥモノドメイン（２１ｍｍ×１６ｍｍ×１ｍｍ）、および（３）ＬＣＥポリドメイン（２１ｍｍ×１６ｍｍ×約１．５ｍｍ）で測定した。ＬＣＥモノドメインの結果は以下の通りである：ディレクタ配向に平行な熱伝導率＝０．３５Ｗ／ｍＫ；ディレクタに垂直な熱伝導率＝０．１８Ｗ／ｍＫ；ディレクタ配向に平行な熱拡散率＝０．１６７ｍｍ^２／秒；ディレクタ配向に垂直な熱拡散率＝０．０８７ｍｍ^２／秒。ＬＣＥポリドメインの熱輸送特性を以下の表１に示す。

さらに、熱伝導率、熱拡散率および／または単位体積当たりの比熱を、（１）幅方向（すなわち、ディレクタに対して垂直）に沿って整列したＬＣＥモノドメイン（２１ｍｍ×１６ｍｍ×１ｍｍ）、（２）長さ方向（すなわち、ディレクタに平行）に沿って整列したＬＣＥモノドメイン（２１ｍｍ×１６ｍｍ×１ｍｍ）、および（３）ＬＣＥポリドメイン（２１ｍｍ×１６ｍｍ×約１．５ｍｍ）で測定した。ＬＣＥモノドメイン試料の熱輸送特性を以下の表２に示し、ＬＣＥポリドメイン試料の熱輸送特性を以下の表３に示す。

図３は、熱伝達を説明するための一般的な用語を含む熱伝達仕様、およびそれによって作成された熱回路を示す。図３は、熱が流れる伝導体の厚さ（ｔ）を乗算した、熱流（Ｈ）に等しい熱伝導率（Ｋ）によって支配される熱流を、伝導体の面積（Ａ）（例えば、接触面のエリア）と２つの接触面の温度差（ΔＴ）との積で割ったものを説明するための標準的な用語を示す。２つの接触面は、ノードの接触面間の一貫した温度を維持しながら熱流Ｈを処理する能力を有する、計算および／または動作の目的のために推定される熱回路の単位部分を示す。

任意の熱経路は非ゼロ断面積を含むので、本明細書に記載の各熱経路は単位面積を含む。したがって、最短熱経路は、その経路の熱伝導率を決定する場合、周囲のＬＣＥ体の関連する単位面積を含む。熱経路に沿って、熱回路の２つのノードを接続する最短経路の周りの、およびそれに関連する単位ポリゴンまたは単位面積内にあるＬＣＥ体の一部分を含む。

熱伝達において古典的に記載されている厚さおよび単位面積は、メートル単位の長さスケールを記載しているが、熱回路に関する本明細書に記載の実施形態は、１０マイクロメートル、１００マイクロメートル、１ミリメートル、１０ミリメートル、および他の短い長さスケールなどのはるかに小さい長さスケールを有する熱経路を含むことができる。したがって、本明細書に記載の熱経路は、小さな断面積を含むが、これらの断面積および実際の熱経路に関連する議論は、本明細書にさらに記載および示されるように、その熱が流れるための断面積を含む。複数の熱経路が図面に含まれているが、個々の特定の熱経路が記載されてもよく、容易に想定される。したがって、図に示されている特定のディレクタの設計は、断面で示されている設計の現実世界の厚さを含む、熱経路の異なる実施形態を定義する。ＬＣＥ体のディレクタ配向およびＬＣＥ体内部に作成される熱回路のそれらの関連する熱経路に関する本明細書の記載の各々は、ＬＣＥ体の異なる実施形態の部分間で組み合わせることができる作成された熱経路の様々な一般的な選択肢の実施形態の完全かつ関連する記載を含む。

ＬＣＥを含む任意の材料を通る小さな断面積であっても、多数の熱経路が存在する。例えば、特定の入力エリアを有する源から熱を拡散し、その熱を別の特定のエリアを有するヒートシンクに放散する必要がある電子回路である、熱源のための放熱熱回路が挙げられる。ＬＣＥ体の長さスケールは非常に小さくてもよく、約１０マイクロメートルから数ミリメートル（例えば、１０マイクロメートル～１０ミリメートル）程度の小ささを含み、熱経路の部分の長さは、長さスケールの一画分のみであってもよい。さらに、ＬＣＥ体の厚さは、１０または１００マイクロメートル程度に薄くてもよい。

熱経路のこれらの長さスケールは非常に短いにもかかわらず、本明細書に記載の選択的に配向されたＬＣＥによって達成される熱流の差は、強い指向性の熱回路を作成し、回路のノードの所望の温度の維持を支持することができる。本明細書にさらに記載されるように、短い熱経路は、それらの短い熱経路に沿ったＬＣＥの断熱特性のために、依然として高度に熱抵抗性であり得る。したがって、最小熱経路の面積の測定単位は、可能性として、１０マイクロメートルもしくは１００マイクロメートルの同様に短い熱経路に対して、１０マイクロメートル×１０マイクロメートル、すなわち１００平方マイクロメートルなどの小さな面積であり得る。そのような一実施形態では、ＬＣＥ体は、熱源、ヒートシンク、および被断熱エリアを有する熱回路のための指向性の防熱および熱流を提供するＬＣＥの薄膜である。

したがって、ディレクタ配向に関して本明細書にさらに記載されるこれらの熱経路の長さスケールは、非常に短くてもよい。偏光によるプローブまたはＸ線回折（例えば、広角Ｘ線散乱、小角Ｘ線散乱）によるプローブなど、特定の測定技術を使用してディレクタ配向を識別することができる。これらは、ＬＣＰ体の部分の試料から識別可能なディレクタ配向を含む結果を作成するために、１ミリメートル以上の試料を含み得る。したがって、非常に小さい長さスケールを有するいくつかの実施形態では、単数の熱経路の長さスケールが短すぎて、ディレクタ配向を調べるための特定の技術を使用して熱経路に沿ったディレクタ配向を識別することができない場合、複数単位の熱経路を積層するなどして、熱経路に沿ったディレクタの効果を乗算または複製するために（例えば、Ｘ線回折）、熱経路の追加のコピーを使用することができる。

本明細書に記載の実施形態は、偏光またはＸ線回折を使用することを含む測定技術によって測定して、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９７％、９９％および９９．５％のディレクタなどの大多数のディレクタのディレクタ配向を有する、特定の熱経路に関連して方向づけられた大多数のディレクタ配向の定義を含む。いくつかの実施形態では、測定技術は、百分率、秩序パラメータ、または本明細書に記載のＬＣＥ試料内のディレクタ配向の別の測定値として変換または解釈され得る他の測定データを示すことができる。いくつかの実施形態では、これらの大多数のディレクタは、その大多数のディレクタの配向に沿ってモノドメインを有すると定義することができる。

熱回路における計算の目的のために、ノードは、ノード境界の温度がノード接触面にわたって一貫しているのに十分なノード内の熱伝導を有すると考えられる。本明細書に記載のＬＣＥのノード接触面（例えば、境界）は、ノード接触面においてノードに接触するように構成されたＬＣＥの部分を含む。したがって、ＬＣＥに組み込まれた熱回路のノード接触面またはノード接触面境界の記載には、ノード自体は含まれない。場合によっては、単一の物理的物体を理想的な熱ノードとして扱うことができ、ノード体のすべての接触面表面に単一の一貫した温度で熱を供給する。極端な熱伝達がノード接触面の異なる点に沿って温度差を生じさせ得る場合などの他の例では、ノードは１つまたは複数のノードとしてモデル化することができる。例えば、吸収された熱流に耐えるのに十分な（例えば、熱伝導性金属製の）ヒートシンクの部分間の熱伝導を有するヒートシンクは、特定の条件下で、熱回路内に単数の温度接触面および単数のノードを有するものとしてモデル化することができる。

他の動作条件下では、ヒートシンクは、２つ以上のノードを含むことができる。例えば、ヒートシンクの一部分への極端な熱伝達に応答して、ヒートシンク接触面は、ヒートシンクのその部分の周りで熱が上がり、ヒートシンクの他の部分と比較して温度上昇を引き起こす可能性がある。熱流（例えば、熱源からの熱流、ヒートシンクへの熱流、被断熱体に対するいずれかの方向への熱流）が熱流に対するノード要件を過負荷にするこれらの場合、それらの異なる熱経路上の過負荷により、ノードの別個の部分に対する温度変化が引き起こされるため、複数のノードが作成され得る。この場合、第２のノードを作成することができ、ノードのその部分に過剰な熱流が出入りするのを可能にし、すべてのノード間に新しいＬＣＥディレクタ配向および熱回路を作成することによって必要に応じてその流れを調節するように、回路を改良することが可能にする。

したがって、一般化された熱源、一般化されたヒートシンク、および一般化された被断熱体を含む本明細書に記載のＬＣＥに組み込まれた熱回路から、抵抗材料および本明細書に記載のいくつかの境界制限のいずれかを使用して作製され得る任意の熱回路を含むように、任意の数の設計を作製することができる。追加の実施形態では、本明細書に記載のＬＣＥ体は、複数のノード、寄生熱源もしくはヒートシンクなどの不完全に画定されたノードもしくは分散ノード、または照射吸収などの非直接熱源の接触面および熱経路を含む、より複雑な熱回路を組み込んで含むことができる。

追加の実施形態では、ＬＣＥに組み込まれた熱回路は、熱回路内の熱流から保護するための画定された被断熱体／被断熱エリアノード接触面がなく、熱源ノード接触面およびヒートシンクノード接触面などの２つのノードのみを有するなど、より少数のノードの接触面を含むことができる。別の実施形態では、例えば、熱源がＬＣＥの本体内に未知であるかまたは分散している実施形態などの場合、ＬＣＥ内の熱回路は、被断熱体ノード接触面およびヒートシンクノード接触面を含む、２つのノードの接触面のみを含むことができる。本明細書に記載されるように、例えばＬＣＥ体の接触面縁部の周りの空気の接触を介して、多くの周囲ノード接触面が存在する。本明細書にさらに記載されるように、これらの周囲環境または外部環境とのノード接触面は、光学的透明性および均一な加熱要件を含む熱的要件に付随する要件を含むことができる。

他の実施形態では、ＬＣＥ体は、ＬＣＥ体のノード接触面縁部に隣接するＬＣＥの断熱部分のみを作成するように配向されたディレクタを有することができる。代替的な実施形態では、熱回路の要件およびＬＣＥ材料の異方性特性に基づいて、ノード接触面間のＬＣＥ体の残りの部分のディレクタは、ノード接触面縁部を互いにさらに断熱する方向に配向されてもよい。断熱ノード接触面表面を有するＬＣＥ体の一例として、ＬＣＥ体は、表面を通る、およびＬＣＥの残りの部分に出入りする熱流から断熱するために必要な対向する表面（例えば、上下、左右）を含むことができる。この実施形態では、ノード接触面縁部に近位または隣接するＬＣＥの部分は、それらの接触面縁部に平行に配向されたディレクタを有する。ＬＣＥの断熱特性に基づいて、ＬＣＥ体の他の部分は、これらのノード接触面縁部に対して断熱配向で構成されたディレクタを有してもよく、またはＬＣＥの別の特性のために別の方向に配向されてもよい。

図４は、本明細書に記載のＬＣＥ組成物を作成する方法のフローチャートを示す。方法４００は、ＬＣＥ体内にディレクタ配向の特定の配置を作成するための方法を記載し、ノズルを通して液晶インクの一部分を押し出し４０２、ノズルを通してインクを押し出しながら液晶インクにせん断力を付与し４０４、それによって、せん断力の方向と整列するようにＬＣＥ内のディレクタの配向を制御する。せん断力は、光開始剤を含む液晶インクの実施形態における光などの架橋刺激にインクが曝露される４０６前に、力の方向に沿って液晶インクのディレクタを整列させる４０４のに十分である。一実施形態では、架橋する工程４０６は、液晶インクを紫外線（ＵＶ）光に曝露することによって引き起こされる。この曝露は、インクが押し出された４０２ときにノズルによって加えられたせん断力の方向に沿ってディレクタが配向される４０４間に、液晶インクをＬＣＥに架橋する４０６ように構成され得る。

（例えば、ＵＶ光への曝露によって）架橋を開始することによって架橋した４０６後、この方法は、ノズルを通して液晶インクの第２の部分を第２の押し出す工程４０８を含んでもよい。第２の押し出された４０８液晶インクのこの第２の部分は、先に架橋された４０６、ＬＣＥの第１の部分に接触してもよい。液晶インクの第２の部分をノズルを通して押し出した４０８後、液晶インクの第２の部分は、ＵＶ光などの架橋開始剤に曝露され得る４１０。液晶インクの第２の部分がＬＣＥの第１の部分と接触している場合、いくつかの実施形態では、第２の照明することによって、液晶インクの第２の部分とＬＣＥの第１の部分とを化学結合する４１０。いくつかの実施形態では、ＵＶ光による液晶インクの第１の部分の第１の照明することは、液晶インクの第１の部分の未反応部分を残すように適合される。これらの実施形態では、液晶インクの第１の部分のこれらの未反応部分は、ＬＣＥの第１の部分と液晶インクの第２の部分との間の追加の化学結合を、ＵＶ光で両方を第２の照明する方法工程によって可能にする。

ノズルを通して液晶インクの第２の部分を第２の押し出す工程４０８に続いて、複数の架橋する工程によって作成されたＬＣＥの異なる部分間の化学結合を増加させるために、完全に架橋されないままの液晶インクの部分を含む、液晶インクの後続の多数の部分が押し出されてもよい。したがって、押し出す工程４０８および化学結合する工程４１０は、より大きくより複雑なＬＣＥ体を作成するために、多数の繰り返しサイクルにわたって繰り返されてもよい。押し出す工程で加えられたせん断力の方向はそれぞれ、液晶インクの部分の各々にせん断力を加え、したがって、液晶インクがノズルを通って押し出されるときに液晶インクの部分におけるディレクタの配向を制御する。本明細書にさらに記載されるように、ＬＣＥ材料の本体全体は、ノズルを通して押し出される４０４，４０８ために利用可能なＬＣＥインクの最小部分に適用された個々のディレクタ配向で作成され得る。液晶インクおよびＬＣＥのこれらの部分サイズは、本明細書にさらに記載されるように、ＬＣＥの熱経路と整列または直交する配向を有し得るディレクタ配向の非常に小さなモノドメインを含むことができる。例えば、ＬＣＥ体に組み込まれた熱回路の本明細書に示す実施形態では、ディレクタ配向は、広いエリアにわたって制御され、印刷ノズルによって制御可能な小さな長さスケールでディレクタを制御するために、ノズルから液晶インクを押し出すなどの付加製造技術によって徐々にコンストラクトされ得る。

いくつかの実施形態では、本方法は、液晶インクの複数の部分が押し出され４０２，４０８、互いに化学結合された４１０後に、ＬＣＥ体をＵＶ光で照明する第３の照明する工程４１２を含む。多くの実施形態では、本明細書に記載のＬＣＥ体には、互いに化学結合された液晶インクの多数の部分が存在する。ＵＶ光によるこの第３の照明する工程４１２は、この多数の部分を含むＬＣＥ体全体の最終硬化相として設計され得る。第３の照明する工程４１２は、ＬＣＥの残りの未反応集団または非架橋メソゲン集団が第３の照明する工程によって完全に架橋されることを確実にするために、より高い紫外線光強度または紫外線光エネルギーで、長期間（例えば、１時間、数時間）、ＬＣＥ体全体にわたって実施され得る。

図８は、本明細書にさらに記載される、ＬＣＰ体を作成するための方法８００のフローチャートの実施形態を示す。本方法は、液晶メソゲン混合物を接触面成形表面と接触させて配置する工程８０２を含み、それによって、液晶メソゲン混合物中に接触面縁部を画定する。次いで、本方法は、メソゲン混合物中の官能基の非化学量論比に起因して反応が停止するまで液晶メソゲン混合物を反応させ（８０４）、それによって、過剰の未反応官能基を有するＬＣＰ体を作成する。次いで、本方法は、ＬＣＰ体を接触面縁部に対してある方向に（例えば、直交に、平行に、斜めの角度で）歪ませる８０６。次いで、本方法は、過剰の未反応官能基を有するＬＣＰ体を架橋刺激に曝露し、それによって、未反応官能基を反応させ、接触面縁部を有するＬＣＰ体を作成する８０８。

一実施形態では、接触面成形表面と接触して配置された８０２液晶メソゲン混合物は、非化学量論比の官能基を含有する（例えば、過剰な集団を有する官能基、チオール官能基の過剰なアクリレート官能基を含有する）液晶メソゲン混合物である。そのような限定された反応は、マイケル付加反応によって説明され得る。一実施形態では、メソゲン混合物のこれらの官能基は、チオール基および電子不足基（例えば、アクリレート基）であってもよく、非化学量論比は過剰のアクリレート基を含んでもよい。この実施形態では、チオール基がアクリレート基と反応しているまで（例えば、完了するまで、一定期間後）チオール基およびアクリレート基が反応するように、メソゲン混合物を最初に反応させ、それによって、追加の未反応官能性アクリレート基を有するＬＣＰ体を作成することができる８０４。他の実施形態では、異なる二次架橋刺激を含む、異なる官能基を含む液晶メソゲン混合物の他の化学が使用され得る。

他のマイケル付加反応が本明細書で使用され得る。例えば、チオール官能基およびアクリレート官能基の両方を含む単一の複合メソゲンを含む溶液を含む、非化学量論比の官能基（例えば、チオール基、アクリレート基）を作成する他のやり方をこれらの記載された方法と共に使用することができる。本明細書に記載の反応は、１：１より大きく２：１未満の非化学量論的なアクリレート基対チオール基比で実証されている。特に、１．１５：１の非化学量論比を有する溶液を本明細書の実施例の多くに使用した。

次いで、方法８００は、混合物中の化学量論的に一致した官能基のうちの１つの全部またはほぼ全部を反応させたためにマイケル付加反応が停止するまで液晶メソゲン混合物を反応させ、それによって一部の未反応官能基を有するＬＣＰ体を作成する８０４。例えば、接触面成形表面と接触して液晶メソゲン混合物を反応させる工程８０４は、接触面成形表面と（例えば、それに押し付けられて）接触し、過剰の未反応官能基を有するＬＣＰ体の接触面表面（例えば、接触面縁部を含む）を作成する。

一実施形態では、接触面成形表面は、固体表面である。他の実施形態では、接触面成形表面は、柔軟なブラダまたは流体（例えば、空気）などの可撓性表面であってもよい。一実施形態では、成形表面との接触を維持するために、メソゲン混合物を反応させている間８０４、接触面成形表面とメソゲン混合物との間に圧力（例えば、力、応力）を維持する。

一実施形態では、未反応官能基を有するＬＣＰ体は、マイケル付加反応の第１段階後（例えば、第１の反応させる工程８０４の完了後）に接触面成形表面と接触したままである。別の実施形態では、ＬＣＰ体は、反応させる工程８０４を完了した後に、接触面成形表面との接触から除去されてもよい。

次いで、方法８００は、接触面縁部に対して液体ポリマー体を歪ませる８０６。過剰の未反応官能基を有するＬＣＰは、ポリマーのディレクタ配向を歪みの方向と整列させるように歪ませることができる８０６。その後、歪みを維持しながら（例えば、同じ歪みで、異なる歪みで）、未反応官能基を架橋刺激に曝露して８０８、その方向のディレクタ配向を固定およびロックしてもよい。ディレクタのこの新たにロックされた配向は、本明細書に記載されるように、ＬＣＰにおける形状固定として表現され得る。

例えば、形状固定の巨視的特性は、曝露する８０８工程（例えば、架橋工程）によって作成される固定ディレクタ配向の別の尺度（例えば、百分率）である。形状固定は、固定された歪み対加えられた歪みの比として定義することができる。固定歪みは、曝露する８０８工程後およびＬＣＰからの歪みの解放（例えば、ＬＣＰを歪み装置から除去すること）後に残っている。計算に使用される加えられた歪みは、歪ませる８０６工程中に加えられた一定の歪みである。いくつかの実施形態では、計算に使用される歪ませる８０６工程中に加えられた歪みは、加えられた歪みの平均または加えられた歪みの中点である。他の実施形態では、加えられた歪みは、歪ませる８０６工程中に最大に加えられた歪みである。

曝露する工程後の形状固定は、例えば、一定の３００％歪みを強制する歪み装置の解放（例えば、治具からＬＣＰを除去すること）後にＬＣＰが２７０％以上の歪みを維持する場合など、９０％、９５％、またはそれ以上に達し得る。本明細書にさらに記載されるように、本明細書のＬＣＰは、複数の方向に整列した歪みを有することができ、および／またはノード接触面縁部の周りに、同様にＬＣＰ体全体に、複数の歪み率を有することができる。したがって、これらの歪み後の形状固定は、ノード接触面表面が方法によって加えられた歪みの大部分を保持するので、歪ませる８０６前にＬＣＰ体のノード接触面の初期作成物８０４をサイジングするときに考慮されなければならない。

本明細書で付与される歪み８０６は、熱回路のノードとの接触面縁部に対して直交、平行、および斜めであると記載される。本明細書にさらに記載されるように、ＬＣＰの伝導率は、ディレクタ配向に沿った方向またはそれに平行な方向の熱流に対して最大になり、一方、伝導率は、ディレクタ配向に直交する方向の熱流に対して最小になる。さらに、ディレクタ配向に対して斜めの角度（例えば、ディレクタ配向に対して直交する方向と平行な方向との間）の熱流に対して、中間の伝導率が存在する。

ＬＣＰを通る複雑な熱回路を作成するために、本明細書にさらに記載されるディレクタ配向の複雑なマップを含む、ＬＣＰの異なる部分に複数方向の歪みを加えることができる（８０６）。同様に、熱回路ノード接触面（例えば、ヒートシンク接触面、断熱材接触面、熱源接触面）は、複雑な形状のノード接触面を有する場合があり、したがって、ＬＣＰを歪ませる８０６工程を維持するために複雑な装置または複雑な治具を必要とする。いくつかの実施形態では、ＬＣＰを歪ませる８０６工程は、ＬＣＰを架橋刺激に曝露する工程８０８全体にわたって実施され続ける。他の実施形態では、歪ませる８０６工程は、曝露する８０８工程の完了前に解放されてもよい。さらに他の実施形態では、歪ませる８０６工程は、曝露する８０８工程中に異なるレベルの歪みを加えること、および／または異なる応力を加えることを含むことができる。

本明細書の異なる実施形態に必要なノード接触面の複雑な歪みおよび複雑な形状は、適切に設計された治具または延伸装置を使用して作成することができる。代替的な実施形態では、本明細書にさらに記載されるように、ディレクタ配向の複雑なパターンを作成するために、ＬＣＰを複雑な歪みで歪ませることができる（８０６）。例えば、本明細書には、円形または湾曲した接触面表面を有する特定の熱回路ノードが示されており、これらの湾曲した表面は、ノード接触面縁部に対して特定の方向に歪みを加えるために湾曲した治具または湾曲した延伸装置を必要とし得る。例えば、円形のノード接触面表面は、円周を拡大させる装置に押し付けられることによって、円周方向に歪まされ得る（例えば、湾曲した接触面縁部の円周の周りに歪まされ得る）。本明細書に記載の接触面縁部の形状は、規則的または不規則的であり得る。例えば、円錐形装置を使用して円形ノード接触面の円周を拡大し、それによってＬＣＰを各点で円に対して接線方向に、したがって接触面縁部に平行に歪ませる（例えば、断熱ノード接触面を作成する）ことができる。

複雑な延伸装置は、接触面縁部に沿って異なる歪み（例えば、異なる量、異なる方向）を作成することができる。一例として、図７に示す熱源７０２ノード接触面縁部は、熱源ノード接触面のＬＣＰ部分を歪ませるために使用される装置に応じて、接触面縁部の円周の部分の周りに異なる歪み集中を作成することができる。別の例として、フィルムの２つの広い表面および小さい高さ寸法を有する薄膜を、フィルムの表面に沿って（例えば、薄膜の高さ寸法に直交して）１つまたは複数の方向に延伸し、したがって、フィルムの表面に平行なディレクタ配向を作成することができ、これは、断熱材接触面ノード接触面としても機能することができる。

代替的な実施形態では、ＬＣＰは、接触面縁部に対して直交するディレクタ配向を作成するために、接触面縁部から離れる方向に歪ませることができる（８０６）。いくつかの実施形態では、本明細書にさらに記載されるように、熱回路ノード接触面縁部に直交または平行以外の角度の方向を使用して、その接触面縁部に隣接する異なる伝導率を作成することができる。

いくつかの実施形態では、ＬＣＰを歪ませるための装置または治具を、ＬＣＰ体の取付け補助部分に取り付けることができる。この取付け補助部分は、歪ませる８０６工程（例えば、歪みを伝送し、接触面縁部に沿って歪みを均等化する）に使用することができ、歪ませる８０６工程がもはや必要とされなくなった後、除去されることが意図されてもよい。例えば、薄膜は、加工するためにその薄い寸法に取り付けられた取付け補助部分を使用して薄膜をその薄い寸法に沿って歪ませることを可能にする取付け補助部分を有することができ、取付け補助部分は後に除去される（例えば、歪ませる８０６工程が完了した後、歪ませる工程が低減したとき）。別の例として、大きなＬＣＰ薄膜を多くの小さな薄膜にセグメント化する前に、過剰の未反応官能基を有するより大きなＬＣＰ薄膜部分を作成し（８０４）、歪ませ（８０６）、架橋刺激に曝露する（８０８）ことができる。この実施形態では、これらの薄膜の多くは、他のより小さい薄膜の取付け補助部分として機能する。取付け部分は、歪ませる８０６工程に基づいて、ＬＣＰの接触面縁部にわたって、歪みの集中の増加または接触面縁部付近の歪みの均等化を含む、異なる歪み集中を作成するように修正することができる。

次いで、方法８００は、過剰の未反応官能基を有するＬＣＰを、ＬＣＰ内の過剰の未反応官能基を反応させるように構成された架橋刺激に曝露する８０８。本明細書にさらに記載されるように、この曝露８０８および結果として得られた架橋は、ディレクタ配向に固定を作成する。いくつかの実施形態では、過剰の未反応官能基を有するＬＣＰを部分的に曝露する工程８０８は、過剰の未反応官能基の部分的な架橋、および得られたＬＣＰの部分的な形状固定の両方をもたらす。ＬＣＰ部分の未反応官能基の形状固定の欠如は、その部分の秩序パラメータおよびその部分の伝導率に影響し、最大伝導率と最小伝導率との間の中間値を作成する可能性がある。一実施形態では、本明細書に記載の架橋刺激は、過剰の未反応官能基を反応させるために、ＬＣＰをＵＶ光に曝露することを含む。一実施形態では、架橋開始剤は、未反応官能基を反応させるためにメソゲン混合物に含まれる。

マイケル付加反応およびメソゲン混合物の異なる実施形態は、マイケル付加反応を完了させ、加えられた歪み８０６と整列させながらディレクタ配向を固定するために、異なる架橋開始剤を含むことができる。例えば、過剰のアクリレートを含むチオールアクリレートメソゲン混合物の場合、架橋光開始剤を使用して、ＬＣＰに残っている未反応のアクリレート官能基を反応させることができる。本明細書に記載のチオール－アクリレート化学は、ＬＣＰ内のディレクタ配向の複雑なマップを作成するために、本明細書に記載のマイケル付加工程反応を使用することができる多くの潜在的な液晶メソゲン混合物の一例である。

様々な実施形態では、ＬＣＥおよび／またはＬＣＰの薄層は、フレキシブル電子機器（例えば、熱回路、フレキシブルディスプレイ）を作成することができる。そのような実施形態では、薄膜の曲げ歪みは本質的に低いため、薄膜の曲げ歪みが全体的なディレクタ配向に与える影響は非常に小さい。いくつかの実施形態では、フレキシブル電子機器はディスプレイであり、ＬＣＥおよび／またはＬＣＰ材料は透過性である。別の実施形態では、フレキシブル電子機器は熱回路である。

図９は、本開示の態様による表面アンカリングに関する方法９００を示す。方法９００は、成形表面にアンカー剤を塗布する工程９０２から始まる。いくつかの実施形態では、アンカー剤は、型表面に垂直な整列を作成するようにホメオトロピックである。いくつかの実施形態では、アンカー剤は、型表面に平行な整列を作成するように平坦である。いくつかの実施形態では、アンカー剤は、ポリイミドまたはポリアミドである。アンカー剤の塗布９０２後、液晶メソゲン混合物を成形表面に接触させて配置する９０４。メソゲン混合物に時間を与えて、アンカー剤に整列させる９０６。液晶メソゲン混合物を成形表面と接触させる工程９０４および整列させる工程９０６に続いて、混合物を硬化のためにＵＶ光に曝露する９０８。いくつかの実施形態では、平坦なアンカー剤は、熱回路のディレクタプロファイルを誘導するためにフェルトで擦られる。

図５は、熱源が被断熱体よりもヒートシンクに近い実施形態で使用するように構成された、ＬＣＥに組み込まれた熱回路の一実施形態を示す。ＬＣＥ体５１０は、いくつかの実施形態ではＬＥＤなどの固体素子または光源であり得る熱源５２０のエンクロージャである。例えば、固体素子は、電子回路基板の残りの部分の上に分離されて、ヒートシンクと熱接触して着座するマイクロプロセッサまたは集積回路であってもよく、電子回路基板は、感熱性機器を含むことができ、したがって、熱回路内の被断熱体ノードまたは被断熱エリアノードである。

ＬＣＥ体５１０は、熱回路のいくつかの異なる部分、ならびに熱源５２０からＬＣＥ体５１０を通って、ヒートシンク５３０との接触面５４０および空気もしくは別の流体などの外部環境との主窓接触面５４８などの、環境との様々な接触面への有効熱経路について、ＬＣＥ内のディレクタ配向を示す。一実施形態では、熱源５２０はＬＥＤであってもよく、主窓接触面５４８は、ＬＥＤからの照射が出ることができる比較的透過性で歪曲のない開口部であってもよい。

ＬＣＥに組み込まれた熱回路を示すこの実施形態は、熱源接触面縁部５２４，５２６，５２８の３つに隣接する部分に沿って、ＬＣＥの平行なディレクタ配向を含む。図示の実施形態では、接触面縁部に平行なディレクタ配向は、熱源５２０と、接触面部分５４４，５４８などの外部環境とのＬＣＥ接触面の部分との間の最短熱経路に沿って中断されないままである。一実施形態では、平行なディレクタ配向は、ＬＣＥ内にモノドメインとして形成され、接触面部分５４４，５４８を含む、ＬＣＥ接触面の外部環境との部分を通して、相対的な透過性または透明性を作成する。

図示の実施形態では、接触面縁部５２４，５２６，５２８に隣接するＬＣＥ体５１０のディレクタ配向は、それらの接触面縁部にそれぞれ平行であり、それによって熱源５２０の周りにＬＣＥの高い熱抵抗率部分を作成する。熱源３つの側面５２４，５２６，５２８の周りのこの追加の断熱は、熱源５２０との接触面縁部５２２とヒートシンク５３０との接触面縁部５４０との間の熱経路によって運搬される、より大部分の熱流運搬要件を必要とする。しかしながら、この実施形態では、熱運搬容量が低下したこの構成は、熱源から外部環境に光を伝送するように構成されたＬＣＥ体５１０のいくつかの部分に対して、ＬＣＥ体５１０を通るより大きな光伝送性および透明性の領域を作成するために選択される。

熱源５２０との接触面縁部５２２とヒートシンク５３０との接触面縁部５４０との間のＬＣＥ体５１０の熱経路は、熱源との接触面縁部５２２にほぼ直交して配向されたディレクタを有するように設計され、ＬＣＥ体５１０の熱拡散部分のために設計されたこの実施形態では、直交からのずれ角を有する。これらの熱拡散領域では、ディレクタは、熱を拡散し、異なる長さの接触面５２２と接触面５４０との間に適合するために、直交から小さな角度だけずれる。熱回路のこれらの熱拡散部分は、ＬＣＥ体５１０を通る熱源上部接触面縁部５２２との間の長さの差を適合させ、ディレクタは、ヒートシンク５３０との接触面５４０のより長い長さにわたって熱を拡散する伝導性熱経路を作成する。これらの拡散熱経路を介した熱拡散は、それぞれの接触面５２２，５４０の各部分に対して、必要に応じて、１または複数次元に拡散することによって達成することができる。

接触面５２２に対する直交からのずれの程度は、熱回路内の熱源５２０ノードの要件およびＬＣＥ体５１０の他の要件によって決定され得る。本明細書にさらに記載されるように、ＬＣＥの透明性および／または透過性などのＬＣＥの他の要件は、ＬＣＥ体５１０の特定の部分における直交ディレクタの選択をさらに改良することができる。したがって、いくつかの他の実施形態では、ＬＣＥ体５１０の他の部分は、熱源との接触面５２８と、ＬＣＥ体５１０と外部環境との間の主窓接触面５４８との間のＬＣＥの部分について本明細書に記載した実施形態のように、すべてまたは実質的にすべてのディレクタを、その部分に透明性を作成するように整列させることができる。例えば、一実施形態では、接触面部分５４２に隣接するＬＣＥの部分を通る透明性を高めるために、ＬＣＥは、接触面縁部５２２に沿ったＬＣＥ体５１０の部分、および熱源５２０とヒートシンク５３０との間のＬＣＥ体５１０の部分において、ディレクタ配向の一部または全部のシフトを除去することができる。いくつかの実施形態では、モノドメインは、接触面縁部と整列したモノドメインまたは接触面縁部に直交して整列したモノドメインなど、ＬＣＥ体５１０のノード接触面の接触面縁部に隣接するディレクタから形成されてもよい。

本明細書に記載の熱回路の実施形態では、ＬＣＥおよび熱回路の他の境界条件も同様に考慮することができる。例えば、熱源接触面５２４，５２６，５２８とＬＣＥ接触面部分５４４，５４８との間の最短熱経路の長さが等しいことは、これらの接触面が平行であることの効果であり、それらは一実施形態としてのみ示されている。実際の接触面は、ノード接触面のさらなる例に示すような接触面間の単数の最短熱経路、および異なる長さの熱経路を含む、熱経路の長さのアレイを提示することができる。境界条件の別の例として、ＬＣＥ体５１０は、被断熱体と熱源および／またはヒートシンクとの間の物理的空間を満たす必要があり得る（例えば、空隙がない、物理的な支持を提供するため）。熱回路に影響する境界条件の別の例として、限定された量のＬＣＥを熱源とヒートシンクとの間に嵌め込むことが可能であり、したがって、本明細書の異なる実施形態に関して説明した熱回路を通る追加の伝導性熱経路および遠回りの熱経路を必要とする。他の境界条件は、ヒートシンクと熱源との間に配置された被断熱体、またはＬＣＥを通るヒートシンクと熱源との間の熱経路よりもＬＣＥを通るヒートシンクおよび熱源までの熱経路が短い被断熱体を含むことができる。ＬＣＥに組み込まれた熱回路の熱伝導要件および他の物理的要件の両方を満たすように熱回路およびＬＣＥ体を設計するための多くの潜在的な要件および設計パラメータが本明細書に記載されている。

ＬＣＥ体５１０の外部環境（例えば、空気、別の流体）との接触面の部分は、熱的要件とは別個の要件（例えば、ディレクタ配向に基づく透明性）、または熱的要件に関連する要件（例えば、熱歪曲が比較的ないことに関する透明性）を有し得る特定の部分を含む。主窓ＬＣＥ接触面部分５４８は、熱源接触面５２８からＬＣＥを通って接触面部分５４８の外に比較的透過性であるように整列されたＬＣＥの一部分にわたって、外部環境とのＬＣＥ接触面の一部分に示されている。図示の実施形態では、主ＬＣＥ接触面５４８および側面窓５４４に隣接するＬＣＥの部分におけるディレクタの平行な整列は、窓部分の透明性の向上と引き換えに、熱源から離れる（例えば、接触面５２４，５２６，５２８を通る）熱放散を最終的に減少させ、それによって、このＬＣＥ体５１０の設計要件のいくつかを相互に関連付ける。

ＬＣＥ体５１０は、ＬＣＥと外部環境との間の接触面の角接触面部分５４６を示す。図示の実施形態では、熱源と接触面の角部分５４６との間の熱流に対する追加の要件が存在してもよく、これらの接触面５４６に光学的透明性の要件が課されなくても、継続した低熱流要件を満たすために断熱され続けてもよい。例えば、ＬＣＥを通る熱源までの接触面５４６を通る光路は、複数のディレクタ配向を含むことができ、したがってＬＣＥの残りの部分に対する相対的な透過性を欠く場合がある。一実施形態では、例えば、ＬＣＥ包装は熱が上がらないように、または熱による反りを引き起こさないように設計されているため、角接触面５４６は依然として熱源からの低い熱流のみを受け取らなければならず、したがって、熱源５２０と接触面５４６との間のＬＣＥの部分は依然として断熱体ノード接触面である必要がある。したがって、これらの接触面５４６下のＬＣＥ体の光学的透明性の欠如にもかかわらず、接触面自体は、熱源接触面縁部５２４，５２６，５２８の角から接触面５４６に照射するディレクタの接線方向配向に基づいて依然として断熱され得る。

本明細書に示すＬＣＥ体５１０および他のＬＣＥ体のいくつかの実施形態は、面内の熱経路の本明細書の議論と同様にディレクタを選択することができるかなりの厚さ次元を含む。本明細書におけるメソゲン配向を示す図面の多くは、１つの平面のみを含み、説明は、非ゼロ断面積を有する熱経路の３次元的性質を含むと理解されるべきである。熱経路はまた、３次元内で移動することができ、最短熱経路は、３次元を横断する経路として測定することができる。

図６は、熱源６０２が被断熱体または被断熱エリア６０６までの距離と同様の距離でヒートシンク６０４から離れて配置された実施形態で使用するように構成されたＬＣＥ体に組み込まれた熱回路の実施形態を示す。ノードの各々は、ノード間のＬＣＥを通る最短熱経路６０８，６１０，６１２と共に示されている。

これらの最短経路の周りのディレクタ配向は、熱流方程式およびフォームファクタ要素（例えば、経路の長さおよび面積）の支配性に基づいて、支配的な伝導の熱経路（例えば、最も多くの熱を伝導する）を定義することが多い。しかしながら、最短熱経路は、ディレクタ配向によって制御および変調されるその経路に沿った伝導率のために、支配的な熱伝導経路ではない場合がある。これらの熱経路は、どの経路が支配的な熱伝導経路であるかを制御し、支配的な熱流の伝導のためにより長い経路を利用するために、これらの伝導率がディレクタ配向によってどのように調整されるかに基づいて、本明細書にさらに記載される。

ＬＣＥ体は、ノード６０２，６０４，６０６の熱流要件を含む特定の境界要件も満たしながら、伝導率および長さに基づいてノードからの熱流のバランスを取る複雑な熱回路を含む。ＬＣＥ体の追加の要件、ならびにＬＣＥ体の境界６２０の物理的要件、ならびにＬＣＥがノード接触面６０２，６０４，６０６の間の体積を満たす（例えば、断熱のための空隙がない）という要件。ノードの各々の間には多くの熱経路があるが、説明を簡潔にするために、最短熱経路６０８，６１０，６１２に沿ったディレクタの配向のみを詳細に説明する。他の熱経路を作成するための他のディレクタの配向は、図に示され、本明細書にさらに記載されるように、これらの記載から推定することができる。場合によっては、本明細書にさらに記載されるように、熱経路は冗長であるか、または他の経路によって支配されているため、熱流はほとんどまたは全く発生しない。著しい熱流がないこれらの支配的な経路では、ＬＣＥ体に熱的要件がなく、他の非熱的要件がその部分のＬＣＥ設計を決定し得る。

一実施形態では、最短熱経路６０８は、直線である。本明細書に記載されるように、ＬＣＥ体を通る最短熱経路は、ＬＣＥ体を通る最短熱経路と共に描かれ得る周囲の断面積を含む最短熱経路である。したがって、一実施形態では、最短熱経路は、その経路に沿った熱伝導のための断面積を含む湾曲経路である。例えば、最短熱経路は、最短熱経路が直線になる能力を限定し、最短経路が２つのノード間のＬＣＥ体を通る湾曲経路（例えば、ＬＣＥ体の縁部）をたどるようにする境界制約がある場合、湾曲経路であり得る。代替の熱経路は、ノード間の熱回路の熱運搬容量を追加することができるが、それらのノード間の最短熱経路６０８，６１０，６１２は、それらの最短熱経路に沿ったディレクタの配向を記載する目的で本明細書に記載されている。これらの経路は、ノード間の熱流の支配的な熱経路の候補である可能性が高く、したがって熱伝導率の調節によってノードの動作に大きく影響する可能性があるため、特に重要である。

本明細書にさらに記載されるように、ノードの様々な熱的要件（例えば、熱流、動作温度）は、最短熱経路に沿ったディレクタ整列の異なる実施形態に影響を及ぼし得る。例えば、ノード熱流について本明細書にさらに記載されるようなこれらの熱的要件は、ノード接触面で最短熱経路に平行なディレクタを有するＬＣＥの一部分を含むかどうか、または最短熱経路に直交する（かつノード接触面に対して接線方向の）ディレクタのみを含むかどうかの決定に影響を及ぼし得る。したがって、本明細書における複数の代替の実施形態は、それらの経路の部分に沿って整列しているディレクタの集団またはディレクタの整列の程度に基づく記載を含む。さらに、ディレクタ配向は、接触面に隣接する熱経路の部分のみ、および／またはノード接触面により近いかもしくは別のものからさらに離れている熱経路の部分のみに関連して記載され得る。

熱源シンク６０４内の熱源６０２間の最短熱経路６０８に沿ったＬＣＥ体は、経路に沿って高い伝導率を引き起こすディレクタ配向に構成されたＬＣＥ体を通る支配的な熱経路を作成する。一実施形態では、ディレクタ配向は、熱源６０２との接触面縁部からヒートシンク６０４との接触面縁部までの熱経路全体に沿って高い伝導率を引き起こす。いくつかの実施形態では、ヒートシンク６０４内の熱源６０２間の最短熱経路６０８に沿ったディレクタ配向は、最短熱経路に沿って整列したディレクタのモノドメインまたはモノドメインの複数の部分を含むことができる。

熱源６０２と被断熱エリア６０６との間の最短熱経路６１０に沿ったＬＣＥ体は、最短熱経路に直交する大多数のディレクタ配向を含み、それによって大きく断熱する熱経路を作成する。しかしながら、本明細書にさらに記載されるように、熱経路に沿って、具体的には熱源６０２の接触面縁部に隣接するＬＣＥの部分に、整列したディレクタを含む最短熱経路６１０の部分がある。

一実施形態では、熱源６０２との接触面と被断熱エリアまたは被断熱体６０６との接触面との間の最短熱経路６１０の小さな部分に沿って、熱源６０２との接触面縁部に隣接するＬＣＥのディレクタ配向は、接触面縁部に直交し、それによって最短熱経路に沿ってＬＣＥの高伝導性部分を作成する。この配向は、熱源６０２との接触面からいくらかの短い閾値距離のみ続く。したがって、最短熱経路６１０は、熱を熱源から案内し、熱（および熱経路）をＬＣＥのより大きなエリアにわたって拡散させた後、ディレクタが熱源６０２との接触面に対して平行（例えば、接線方向）に、また被断熱体６０６との接触面に対して平行（例えば、接線方向）に向くように、ディレクタの配向をシフトさせるように構成することができる。ノード接触面の近くにあり、熱源６０２の接触面縁部に直交するディレクタを有するＬＣＥ体の部分のこれらの実施形態は、ディレクタが熱源との接触面縁部に直交し始め、閾値距離のシフト後にそれらの配向が断熱材から離れて、場合によってはヒートシンク６０４に向くように、熱源からの熱流が、熱源から熱を運び去るために追加の熱経路を必要とする場合に、使用することができる。ディレクタのこの配向は、熱源６０２との接触面縁部（例えば、熱回路の熱源ノードの境界の一部分または全体の周り、熱源に直接隣接するＬＣＥの近傍の熱流を増加させる特定の部分）に直交する。ディレクタ配向のマップによって示されるように、（例えば、熱源に隣接する閾値距離にわたって、熱源と被断熱エリア６０６との間の最短熱経路６１０に沿って）熱源６０２から離れるこの局所的な熱流は、熱源からの熱を運搬するのに必要な現実的な断面まで最短熱経路の面積を増加させるように、熱源接触面に直接隣接する最短熱経路６１０の部分のみに存在する。

最短熱経路６１０の隣接部分においてディレクタの一部分を熱源接触面に直交して配向させるこの実施形態は、平行なディレクタ配向に直交するディレクタ配向との間のＬＣＥの熱伝導率の間に大きなまたは著しい異方性が存在する場合など、特定の場合に使用することができる。例えば、この実施形態は、熱源６０２との接触面から出る熱流に対する大きな熱流要件がある場合、およびディレクタの配向に平行な熱流がディレクタの配向に直交する熱流よりも著しく良好であるような大きな異方性熱伝導率がある場合に使用することができる。熱源の接触面縁部に直交するディレクタの配向を、ＬＣＥの接触面部分に使用して、ヒートシンクとの接触面のいくつかの部分で接触面縁部を横切る局所的な熱流を増加させることができる。

したがって、最短熱経路に沿ったディレクタ配向のこの実施形態は、動作パラメータ外に熱源の温度を上昇させ得るか、および／またはノード接触面に沿って２つの温度を作成し得る熱源６０２の部分における発熱を回避するために使用することができる。ノードが第２の温度を有する場合、ノードは２つの有効なノードに分割され、それによって、新しいノード温度に基づいて新しい熱経路、場合によっては新しい支配的な熱経路が作成される。実施形態に示され、本明細書にさらに記載されるように、ＬＣＥ体の伝導率、ディレクタ配向に直交する熱流とディレクタ配向の方向の熱流との間の伝導率の異方性の大きさ、および被断熱エリア／被断熱体６０６に出入りする熱流の低減の要件に基づいて、ノード間の最短熱経路に沿ったディレクタ配向について異なる決定を行うことができる。

いくつかの実施形態では、ヒートシンク６０４と被断熱体６０６との間のＬＣＥ体を通る最短熱経路６１２の要件は、最短熱経路６１０と同様に設計され得る。例えば、最短熱経路６１０，６１２に沿った熱流を制約するための要件は、特に温度差がノード間で同様である場合、非対称な熱流要件（例えば、被断熱体が、ヒートシンクからよりも熱源からより多く断熱されなければならない）がない場合、および／またはノードの各々が同様の経路長さを有する３つの最短熱経路で示されるように配置される場合に、同様であり得る。ＬＣＥ体は、図示の実施形態では最短熱経路６１０および最短熱経路６１２に沿って同様のディレクタ配向を含むが、熱流の異なる要件に基づいて他の設計決定を行うことができる。

図７は、被断熱体７０６との接触面が熱源７０２との接触面とヒートシンク７０４との接触面との間に配置された実施形態で使用するように構成されたＬＣＥ体７１０に組み込まれた熱回路の実施形態を示す。特定の境界条件は、物理的縁部７２０（例えば、環境との接触面縁部）などのＬＣＥ体の物理的境界条件を含む、ＬＣＥ体のディレクタ配向を設計するための異なるパラメータを作成する。図示のように、被断熱体７０６との接触面は、ヒートシンク７０４との接触面部分と熱源７０２との接触面部分との間に位置するが、被断熱体との接触面は、熱源接触面部分およびヒートシンク接触面部分との接触面のすべての部分の中央にはない。したがって、被断熱体７０６によって分離されたＬＣＥを通る熱経路を代替的に有する熱源７０２との接触面およびヒートシンク７０４との接触面の異なる部分と、被断熱体との接触面の近くを通過する直接熱経路を有するそれらのノードのいくつかの異なる部分とが存在する。

いくつかの実施形態では、ＬＣＥ体７１０の周囲境界７２０を含むＬＣＥの物理的境界条件は、熱源７０２とヒートシンク７０４との間の直接熱経路を制約するように機能する。例えば、熱源７０２およびヒートシンク７０４は、それらの熱経路の数が、それらの限定が図７の平面内の制約によるものであるか、またはそれらの面内制約とＬＣＥ体７１０の厚さの制約との組み合わせによるものであるかにかかわらず、ＬＣＥの物理的限定によって制約される、２つのノード間の熱経路の数に関して満たすことが困難な熱流要件を有し得る。ＬＣＥのこれらの物理的境界制約は、伝導のために配向されているが直線熱経路でも最短熱経路でもないさらなる熱経路を必要とし得る。

図７に示すディレクタ配向の実施形態に示すように、熱源とヒートシンクとの間の直線熱経路および最短熱経路は、これらがすべて熱源７０２の接触面縁部および／またはヒートシンク７０４の接触面に直交して一般的に配向されたディレクタ（例えば、すべてが直接熱経路に沿って配向されたディレクタ）を含まない。言い換えれば、ＬＣＥ体７１０の実施形態では、ＬＣＥ体は、被断熱体７０６に出入りする熱流を限定するための要件が高まった結果として、ＬＣＥ体の各部分に対して選択されたディレクタ配向を含む。したがって、ＬＣＥ体７１０のいくつかの実施形態では、主な設計考慮事項は、被断熱体７０６を取り囲む断熱ＬＣＥの量である。例えば、ＬＣＥの物理的境界７２０の底部に沿った被断熱体を取り囲むＬＣＥ体７１０の部分の各々において、ディレクタのすべてが、被断熱体接触面に対して接線方向に（例えば、ＬＣＥ体境界７２０に沿って、被断熱体と熱源との間の最短熱経路に直交に）方向づけられる。このディレクタ配向は、ＬＣＥ境界７２０の下部の両方向に沿って被断熱体７０６との接触面に隣接するＬＣＥ体部分から延在し、それによって、断熱構成を熱源７０２との接触面部分およびヒートシンク７０４との接触面部分に延在させる。

図７の実施形態に示すように、断熱を優先する設計制約は、被断熱体から少なくとも閾値距離にわたって、ディレクタの配向を常に被断熱体７０６との接触面に対して断熱方向に整列させ、それらの配向が被断熱体の境界と接線方向にも整列するＬＣＥの部分についてのみ、ディレクタが熱源７０２とヒートシンク７０４との間で整列することを可能にする一実施形態にすぎない。

熱源７０２とヒートシンク７０４との間の熱流要件が被断熱体７０６に出入りする熱流の要件を上回る、または熱伝導率の異なる異方性がそれらの要件をＬＣＥ体７２０の物理的制約と異なるように相互作用させる他の実施形態では、図７に示す実施形態のディレクタの配向のレイアウトは、本明細書にさらに記載される設計決定に応じて変更することができる。

例えば、物理的境界制約７２０を変更することなく、またＬＣＥ体７１０にさらに厚さを追加することなく、ＬＣＥ内のディレクタ配向および熱経路の異なる実施形態は、より多くのディレクタを熱源７０２とヒートシンク７０４との間のより多くの直接経路と整列させるなど、異なる熱流要件を満たすようにコンストラクトすることができる。より多くの熱流が被断熱体７０６との接触面に出入りすることが可能である場合、ディレクタ配向のこれらの異なる実施形態をさらに変更することができる。ディレクタのこのような異なる設計は、ＬＣＥ材料が異なる方向の熱流間により高い熱伝導率異方性を有する実施形態でも得ることができる。これらの実施形態では、直接熱経路のより多くが、断熱体７０６との接触面により近く、熱源７０２のノード接触面およびヒートシンク７０４のノード接触面のより下方にある直接熱経路を含む、直接熱経路と整列したディレクタを含むことができる。そのような実施形態では、被断熱体に出入りする熱伝導は、ディレクタ配向に直交する熱経路に具現化されたより大きな抵抗率のために十分に低減され得る。

いくつかの実施形態では、物理的境界７２０などの境界条件は、熱源７０２とヒートシンク７０４との間の支配的な熱経路上の熱流にとって重要ではないＬＣＥ体７１０の部分を作成し得る。そのような部分は、図７ではディレクタ配向マーキングなしで示されている。熱源７０２の左側およびヒートシンク７０４の右側にあり、ディレクタ配向の表示なしに示されているＬＣＥ体７１０のこれらの部分は、熱経路のそれぞれの長さおよび相対的熱抵抗率がこれらのエリアでは非常に大きく、ＬＣＥ体のこれらの部分を通る熱流は無視できるので、熱源７０２、ヒートシンク７０４、および被断熱体７０６の間の熱回路の熱流にとって重要ではないものであり得る。言い換えれば、ディレクタ配向マークを有さないＬＣＥ体７１０のエリアでは、熱経路は、境界条件に基づいたディレクタ配向が表示された他の熱経路よりも必然的に長く、より耐熱性である。したがって、これらのエリア内のディレクタは、熱源７０２の部分間またはヒートシンク７０４の部分間の熱を経路付けし、それによってノードを熱的に安定させる、またはＬＣＥが断熱のための空隙を使用せずにノード接触面でノードの物理的支持を提供するなどの、他の境界条件を満たすなど、他の条件のために配向されてもよい。

本明細書に記載された実施形態は、図７に示すノード接触面の一部のみの仕様を含むことができ、これらの実施形態のいくつかは、接触面縁部および関連するディレクタ配向に関する要件の他の組み合わせを含むことができる。例えば、一実施形態は、熱源の特定の接触面および／またはヒートシンクの特定の接触面を伴わずに、被断熱体との接触面への熱流を限定するために設計されてもよく、これらのノードは、代わりに、周囲環境から、照射の吸収または放出を介して分散されてもよく、あるいは部分的に画定されてもよい。いくつかの実施形態では、ＬＣＥ体は、熱源とヒートシンクとの間の伝導経路に沿った熱流の要件のみを含む熱回路を含むことができ、ＬＣＥ体内の被断熱体接触面が熱源および／またはヒートシンクに出入りする低い熱流を有するための要件から限定的な影響を受けるか、または影響を受けない。他の実施形態では、被断熱体は分散するようにモデル化することができ、熱源とヒートシンクとの間の熱流の封じ込めを必要とする。図１および図５に関して記載したような他の実施形態では、ＬＣＥの境界の一部分の周りまたは境界のいくつかの部分に被断熱体（例えば、空気、流体）を分散させることができる。

いくつかの実施形態では、熱源／ヒートシンクは、熱流が特定のレベルにあるときに異なる温度を有する部分を含むことができる。これらの部分は、熱源７０２またはヒートシンク７０４を横切る非常に高い熱流および／または非常に異なる熱流を有する場合、異なる温度を示し得る。この温度差は、熱源７０２およびヒートシンク７０４の破線部分によって示されるような、ＬＣＥ体に組み込まれた熱回路の設計要件に複数の熱源またはヒートシンクが含まれることを意味し得る。熱源７０２の破線部分およびヒートシンク７０４の破線部分は、設計解決策に含める複数のノードを指定することができる。ノード間の別個の複数の熱経路に関する本明細書の記載は、異なる温度および異なる熱流要件を有するこれらの複数のノード間の相互作用を含む。これらの一般的なケースは、複数のノードのための解決策、ならびにＬＣＥ体の周りの他の熱流とは無関係な断熱材本体などのわずか１つの分散ノードを含むＬＣＥの熱回路のための解決策の記載を含むように本明細書に記載されている。

様々な実施形態では、本開示は、液晶エラストマー体のディレクタ配向に直交するヒートシンク接触面縁部を有する液晶エラストマー体を有する液晶エラストマー組成物に関し、液晶エラストマー体は、本明細書に開示される方法によって作成される。例えば、いくつかの実施形態では、本方法は、ノズルを介して液晶インクの一部分を押し出すことを含み、押し出すことは、それによって、せん断力を液晶インクに加え、すなわち、（１）せん断力によって液晶インクのディレクタ配向を整列させるのに十分であり、（２）液晶エラストマー体のヒートシンク接触面縁部に直交するように方向づけられる。様々な実施形態では、本方法は、液晶インクがノズルを出た後に液晶インクの押し出された部分を紫外線光で照明することによって、液晶インクの押し出された部分を、ディレクタ配向を有する液晶エラストマーの一部分に架橋することをさらに含む。

いくつかの実施形態では、本開示は、液晶ポリマー体のディレクタ配向に直交するヒートシンク接触面縁部を有する液晶ポリマー体を有する液晶ポリマー組成物に関し、液晶ポリマー体は、本明細書に開示される方法によって作成される。例えば、いくつかの実施形態では、本方法は、マイケル付加反応のための官能基の非化学量論比で調製された液晶メソゲン混合物をヒートシンク接触面成形表面と接触させて配置することと、液晶メソゲン混合物がヒートシンク接触面成形表面と接触している間に、非化学量論比に起因して反応が停止するまで液晶メソゲン混合物を反応させ、それによって、ヒートシンク接触面成形表面と接触しているヒートシンク接触面縁部を含む過剰の未反応官能基を有する中間点液晶ポリマー体を作成することと、液晶ポリマー体をヒートシンク接触面縁部から離れる方向に歪ませることと、過剰の未反応官能基を有する中間点液晶ポリマー体を、過剰の未反応官能基の集団を反応させるように構成された架橋刺激に曝露し、それによって、ヒートシンク接触面縁部を有する液晶ポリマー体を作成することとを含む。

別の実施形態では、本開示は、液晶ポリマー体のディレクタ配向と整列した断熱材接触面縁部を有する液晶ポリマー体を有する液晶ポリマー組成物に関し、液晶ポリマー体は、本明細書に開示される方法によって作成される。例えば、いくつかの実施形態では、本方法は、マイケル付加反応のための官能基の非化学量論比で調製された液晶メソゲン混合物を断熱材接触面成形表面と接触させて配置することと、液晶メソゲン混合物が断熱材接触面成形表面と接触している間に、非化学量論比に起因して反応が停止するまで液晶メソゲン混合物を反応させ、それによって、断熱材接触面成形表面と接触している断熱材接触面縁部を含む過剰の未反応官能基を有する中間点液晶ポリマー体を作成することと、液晶ポリマー体を断熱材接触面縁部に平行な方向に歪ませることと、過剰の未反応官能基を有する中間点液晶ポリマー体を、過剰の未反応官能基の集団を反応させるように構成された架橋刺激に曝露し、それによって、断熱材接触面縁部を有する液晶ポリマー体を作成することとを含む。

本開示の様々な実施形態が添付の図面に示され、上記の詳細な説明に記載されているが、本開示は、本明細書に開示された実施形態に限定されず、本明細書に記載された開示の精神から逸脱することなく、多数の再構成、修正、および置換が可能であることが理解されよう。

「実質的に」という用語は、当業者によって理解されるように、大部分が明記されているものとして定義されるが、必ずしも全体的ではない。任意の開示された実施形態では、「実質的に」、「およそ」、「ほぼ」および「約」という用語は、指定されたものの「～［百分率］以内」で置き換えることができ、百分率は、０．１、１、５、および１０パーセントを含む。

上記は、当業者が本開示の態様をよりよく理解することができるように、いくつかの実施形態の特徴を概説している。当業者は、本明細書に導入された実施形態と同じ目的を実行、および／または同じ利点を達成するための他の方法および構造を設計または修正するための基礎として本開示を容易に使用することができることを理解するはずである。当業者はまた、そのような同等の構成が本開示の精神および範囲から逸脱するものではなく、本明細書において様々な変更、置換、および変更を本開示の精神および範囲から逸脱することなく行うことができることを理解するはずである。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲の文言によってのみ決定されるべきである。特許請求の範囲内の「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、特許請求の範囲内の列挙された要素のリストがオープングループであるように「少なくとも含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」を意味することが意図される。用語「ａ」、「ａｎ」、および他の単数形の用語は、特に除外されない限り、それらの複数形を含むことが意図される。

Claims (4)

1. 液晶エラストマー体のディレクタ配向に直交するヒートシンク接触面縁部を有する液晶エラストマー体を作成する方法であって、
   ノズルを通して液晶インクの一部分を押し出すことを含み、
   押し出すことが、それによって、せん断力を液晶インクに加え、すなわち、
   せん断力によって液晶インクのディレクタ配向を整列させるのに十分であり、
   液晶エラストマー体のヒートシンク接触面縁部に直交するように方向づけられ、および、
   液晶インクがノズルを出た後に液晶インクの押し出された部分を紫外線光で照明することによって、液晶インクの押し出された部分を、ディレクタ配向を有する液晶エラストマーの一部分に架橋することを含む、
   方法。
2. 液晶インクの一部分を押し出すことが、液晶インクの第１の部分を最初に押し出すことであり、
   液晶インクの押し出された部分を紫外線光で照明することによって、液晶インクの押し出された部分を、ディレクタ配向を有する液晶エラストマーの一部分に架橋することが、液晶インクの第１の押し出された部分を紫外線光で照明することによって、液晶インクの第１の押し出された部分を、ディレクタ配向を有する液晶エラストマーの第１の部分に架橋する、第１の架橋することであり、
   方法が、
   ノズルを通して液晶インクの第２の部分を押し出す、第２の押し出すことと、
   液晶インクの第２の部分を押し出す第２の押し出すことの後に、液晶エラストマーの第１の部分および液晶インクの第２の部分の両方を紫外線光で照明する、第２の照明すること、それによって、液晶インクの第２の部分を液晶エラストマーの第２の部分に架橋することと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 第２の照明することが、液晶エラストマーの第１の部分を液晶エラストマーの第２の部分とさらに化学結合する、請求項２に記載の方法。
4. 液晶インクの複数の部分をそれぞれ押し出す複数の押出しサイクルと、
   液晶インクの複数の部分のそれぞれを紫外線光で複数回照明するサイクルによって、液晶エラストマーの複数の部分を作成することを含む複数の架橋サイクルと、
   紫外線光で複数回照明するサイクルの後に、液晶エラストマーの第１の部分および液晶エラストマーの第２の部分に加えて、液晶エラストマーの複数の部分を紫外線光で照明する、第３の照明することと
   をさらに含む、請求項２に記載の方法。