CN110475663B - 层叠体、建材、窗户材料及辐射冷却装置 - Google Patents

层叠体、建材、窗户材料及辐射冷却装置 Download PDF

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Abstract

一种层叠体以及具备上述层叠体的建材、窗户材料及辐射冷却装置，所述层叠体具备：基材；及层叠结构，配置于基材上且由固有声阻抗不同的2种以上的层构成，构成层叠结构的层数为10以上，构成层叠结构的层的最大层厚为8nm以下，层叠结构中，以层厚的标准偏差/平均层厚定义的CV值为0.05以上。

Description

层叠体、建材、窗户材料及辐射冷却装置
技术领域
本发明涉及一种层叠体、建材、窗户材料及辐射冷却装置。
背景技术
目前，从节能的观点而言，针对建材、窗户材料等，进一步要求隔热功能。例如，在住宅中作为尤其大的热量的流出流入源可考虑窗玻璃。
作为隔热功能高的隔热材料，已知有真空隔热材料(0.002W/(m·K))、玻璃棉(0.03W/(m·K))等。但是，这些真空隔热材料及玻璃棉均为光学性不透明的材料，因此难以用作窗户材料。
并且，作为窗户材料，使用具备相互隔着间距而配置的2张窗玻璃并将被2张窗玻璃夹持的空间设为真空的结构的真空玻璃。
然而，真空玻璃存在以下问题：由于使用2张窗玻璃而重量增加、由于需要维持真空的结构而成本高。
在上述的背景下，对具备光学性质或隔热性的各种层叠体进行了研究。
例如，在日本特开2006-334787号公报中，作为可见光透射性高且红外光的遮蔽性高的透明隔热层叠体，公开有如下透明隔热层叠体，即，在透明基板上交替地层叠多层反射热射线的金属层与透明的光补偿层并透射可见光而反射热射线的透明隔热层叠体中，该光补偿层为由导电性金属氧化物构成的透明导电层，波长510nm中的透光率T(510)为74％以上，波长700nm的透光率T(700)与波长900nm中的透光率T(900)之比T(900)/T(700)为0.3以下。
并且，在日本特开2013-256104号公报中，作为具有优异的热射线反射性、可见透光率及电波透射性的热反射结构体，公开有如下热反射结构体，即，具有基材及位于基材上且金属层及介电层交替地层叠而成并且两个最外层为介电层的交替层叠体，介电层由金属氧化物的结晶区域及非结晶区域构成。
并且，在日本特开平10-182192号公报中，作为大幅提高了耐湿性的隔热玻璃，公开有如下隔热玻璃，即，其为在玻璃基板的表面上至少组合透明氧化物膜层、贵金属膜层、Al-Zn膜层而依次层叠而成的层叠膜，以由至少Al-Zn膜层保护贵金属膜层的方式使Al-Zn膜层存在。
发明内容
发明要解决的技术课题
针对日本特开2006-334787号公报、日本特开2013-256104号公报以及日本特开平10-182192号公报中所记载的技术，要求更加降低导热系数并更加提高隔热功能。
因此，本发明的课题在于提供一种降低导热系数的层叠体、以及具备上述层叠体的建材、窗户材料及辐射冷却装置。
用于解决技术课题的手段
用于解决上述课题的手段中包括以下方式。
＜1＞一种层叠体，其具备：
基材；及
层叠结构，配置于基材上且由固有声阻抗不同的2种以上的层构成，
构成层叠结构的层数为10以上，
构成层叠结构的层的最大层厚为8nm以下，
层叠结构中，以层厚的标准偏差/平均层厚定义的CV值为0.05以上。
＜2＞根据＜1＞所述的层叠体，其中，
构成层叠结构的层数为100以上。
＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的层叠体，其中，
层叠结构由选自包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物及金属硫化物的组中的2种以上的金属化合物构成。
＜4＞根据＜3＞所述的层叠体，其中，
2种以上的金属化合物中的金属元素为选自包括Si、Al、Nb、Mg、Zr、Ge及Zn的组中的至少1种元素。
＜5＞根据＜1＞～＜4＞中任一项所述的层叠体，其中，
固有声阻抗不同的2种以上的层包含2种以上的金属氧化物层或2种以上的金属氮化物层。
＜6＞根据＜1＞～＜5＞中任一项所述的层叠体，其中，
固有声阻抗不同的2种以上的层包括Al2O3层与SiO2层的组合、Nb2O5层与SiO2层的组合、或AlN层与SiN层的组合。
＜7＞根据＜1＞～＜6＞中任一项所述的层叠体，其还具备层厚大于8nm的光干涉层。
＜8＞根据＜1＞～＜7＞中任一项所述的层叠体，其中，
400nm～800nm的波长范围内的最低透射率为10％以上。
＜9＞根据＜1＞～＜7＞中任一项所述的层叠体，其中，
6μm～12μm的波长范围内的最低透射率为10％以上。
＜10＞一种建材，其具备＜1＞～＜9＞中任一项所述的层叠体。
＜11＞一种窗户材料，其具备＜8＞或＜9＞所述的层叠体。
＜12＞一种辐射冷却装置，其具备＜9＞所述的层叠体。
发明效果
根据本发明，提供一种降低导热系数的层叠体、以及具备上述层叠体的建材、窗户材料及辐射冷却装置。
附图说明
图1是实施例2的层叠体的400nm～800nm的波长区域中的反射光谱。
图2是实施例2的层叠体的400nm～800nm的波长区域中的透射光谱。
图3是实施例101的层叠体的400nm～800nm的波长区域中的反射光谱。
图4是实施例101的层叠体的400nm～800nm的波长区域中的透射光谱。
图5是实施例201的层叠体的4μm～15μm的波长区域中的反射光谱。
图6是实施例201的层叠体的4μm～15μm的波长区域中的透射光谱。
具体实施方式
本说明书中，用“～”表示的数值范围是指，将“～”前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
本说明书中所指的“金属”的概念中，也包括半金属(例如，Si、Ge等)。
本说明书中所指的“光”是指，所有电磁波，并不限定于可见光。
本说明书中所指的“层厚”是指，1层的厚度。
〔层叠体〕
本发明的层叠体具备：基材；及层叠结构，配置于基材上且由固有声阻抗不同的2种以上的层构成，构成层叠结构的层数为10以上，构成层叠结构的层的最大层厚为8nm以下，层叠结构中，以层厚的标准偏差/平均层厚定义的CV值为0.05以上。
本发明的层叠体可具备基材及层叠结构以外的要件(例如，后述的光干涉层)。
本发明的层叠体为降低导热系数的层叠体。因此，本发明的层叠体具有优异的隔热功能。
发挥该效果的理由可推测为如下，但是本发明的层叠体并非由以下的理由而被限定。
本发明的层叠体具备由固有声阻抗不同的2种以上的层构成的层叠结构，且构成层叠结构的层数为10以上。
在不同的2种物质的界面存在界面热阻。
认为本发明的层叠体中，构成层叠结构的层数为10以上，由此具有该界面热阻的界面的数为9以上，从而可降低导热系数。
并且，本发明的层叠体中，构成由固有声阻抗不同的2种以上的层构成的层叠结构的层的最大层厚为8nm以下。
在此，构成层叠结构的层的最大层厚是指，由构成层叠结构的所有层的各个厚度组成的总体中的最大值。
固有声阻抗为物质的密度与音速之积。由固有声阻抗不同的2种以上的层构成的层叠结构中产生声子的界面反射。
认为在本发明的层叠体中，通过满足如下两者产生声子的干涉，即，在由固有声阻抗不同的2种以上的层构成的层叠结构中产生声子的界面反射及构成层叠结构的层的层厚(最大层厚为8nm以下)小于成为声子的平均自由行程的十几nm。
认为通过该声子的干涉，可有效地降低层叠结构中的导热系数。
而且，本发明的层叠结构中，以层厚的标准偏差/平均层厚定义的CV值为0.05以上。
在此，平均层厚是指，由构成层叠结构的所有层的各个厚度组成的总体的算术平均值。
并且，层厚的标准偏差是指，由构成层叠结构的所有层的各个厚度组成的总体的标准偏差。
一般来讲，层叠结构的CV值为0.05以上是指，构成层叠结构的层的层厚中存在某种程度的偏差(具体而言为层间的偏差)。
通过层叠结构的CV值为0.05以上，可有效地降低导热系数。认为该理由是，通过在构成层叠结构的层的层厚中存在某种程度的偏差及通过产生上述的声子的干涉而产生声子的安德森局域化，由此声子的平均透射率降低，其结果，可有效地降低层叠结构的导热系数。
通过以上的理由，认为在本发明的层叠体中，有效地降低了导热系数。
接着，对本发明的层叠体的各要件进行说明。
＜基材＞
作为基材，并无特别限制，能够使用所有的基材。
作为基材的材质，例如可举出玻璃、金属、金属化合物、塑料、陶瓷等。
作为玻璃，例如可举出天然石英玻璃、合成石英玻璃、钠玻璃、镧玻璃等。
作为金属，例如可举出Si、Ge等。
作为金属化合物，例如可举出ZnSe、ZnS、TlBr与TlI的混合物及TlBr与TlCl的混合物等。
基材的形状并无特别限制，但在适合各种用途的观点而言，优选板形。
＜层叠结构＞
本发明的层叠体具备配置于基材上且由固有声阻抗不同的2种以上的层构成的层叠结构。
(材质)
构成层叠结构的层优选为分别由固有声阻抗不同的2种以上的材质构成的层。
构成层叠结构的固有声阻抗不同的2种以上的材质可以为2种以上的有机物，也可以为2种以上的无机物，也可以为1种以上的有机物与1种以上的无机物的组合。
关于物质的固有声阻抗的具体值(单位：N·s/m3),可参考机器声学(安田仁彦，2004年CORONA PUBLISHING CO.,LTD.)。
层叠结构优选由相对于构成层叠结构的最小的固有声阻抗的比为1.1以上(更优选为1.5以上)的不同的2种以上的层构成。
从成膜的容易性考虑，层叠结构优选由选自包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物及金属硫化物的组中的2种以上的金属化合物构成。
构成层叠结构的层优选为分别由上述2种以上的金属化合物构成的2种以上的层。
作为层叠结构的具体的方式，例如可举出：
包括2种以上的由金属氧化物构成的层(以下还称为“金属氧化物层”)的方式；
包括2种以上的由金属氮化物构成的层(以下还称为“金属氮化物层”)的方式；
包括2种以上的由金属氧氮化物构成的层(以下还称为“金属氧氮化物层”)的方式；
包括2种以上的由金属硫化物构成的层(以下还称为“金属硫化物层”)的方式；
包括1种以上的金属氧化物层及1种以上的金属氮化物层的方式；
包括1种以上的金属氧化物层及1种以上的金属氧氮化物层的方式；
包括1种以上的金属氧化物层及1种以上的金属硫化物层的方式；
包括1种以上的金属氮化物层及1种以上的金属氧氮化物层的方式；
包括1种以上的金属氮化物层及1种以上的金属硫化物层的方式；
包括1种以上的金属氧氮化物层及1种以上的金属硫化物层的方式；等。
层叠结构的优选的方式为
以X层/Y层/X层/Y层/X层……的方式交替地配置有第1种层(以下，还称为“X层”)及第2种层(以下，还称为“Y层”)的结构或
在上述交替地配置的结构的任意层间插入有除了X层及Y层以外的其他层中的至少1种的结构。
作为插入有上述其他层中的至少1种的结构，例如有X层/Y层/Z层/X层/Y层/W层/X层……的结构。其中，Z层为第3种层，W层为第4种层。
金属化合物中的金属元素优选为选自包括Si、Al、Nb、Mg、Zr、Ge及Zn的组中的至少1种(更优选2种以上)的元素。
金属化合物中的金属元素优选包含选自包括Si、Al及Nb的组中的至少1种(更优选2种以上)，更优选包含选自包括Si及Al的组中的至少1种，尤其优选包含Si。
作为金属氧化物，可举出Al2O3、SiO2、Nb2O5、MgO、GeO2、ZnO、ZrO2等。
作为金属氮化物，可举出AlN、SiN等。
作为金属氧氮化物，可举出AlON、SiON等。
作为金属硫化物，可举出ZnS等。
从可以更有效地获得降低导热系数的效果的观点考虑，固有声阻抗不同的2种以上的层优选包含2种以上的金属氧化物层或2种以上的金属氮化物层，尤其优选包含Al2O3层与SiO2层的组合、Nb2O5层与SiO2层的组合或AlN层与SiN层的组合。
(层数)
构成层叠结构的层数如前述，为10以上。
从进一步降低层叠体的导热系数的观点考虑，构成层叠结构的层数优选为20以上，更优选为50以上，进一步优选为100以上。
构成层叠结构的层数的上限并无特别限制。从层叠体的制造适应性的观点考虑，构成层叠结构的层数的上限例如为1000万，优选为300万，尤其优选为100万。
(最大层厚万、平均层厚)
构成层叠结构的层的最大层厚为8nm以下。由此，如上所述，层叠体的导热系数被降低。
从进一步降低层叠体的导热系数的观点考虑，构成层叠结构的层的最大层厚优选为5nm以下，更优选为4nm以下。
构成层叠结构的层的最大层厚的下限并无特别限制。从层形成(成膜)的适应性的观点考虑，构成层叠结构的层的最大层厚的下限优选为1nm，更优选为2nm。
构成层叠结构的层的平均层厚的上限优选为7nm，更优选为4nm，尤其优选为3nm。
构成层叠结构的层的平均层厚的下限优选为1nm，更优选为2nm。
(CV值)
层叠结构中，以层厚的标准偏差/平均层厚定义的CV值为0.05以上。
从进一步降低导热系数的观点考虑，构成层叠结构的层的层厚的CV值优选为0.10以上。
构成层叠结构的层的层厚的CV值的上限并无特别限制，上限例如为0.60。
＜光干渉层＞
本发明的层叠体优选具备至少1层层厚大于8nm的光干涉层。由此，能够进一步提高层叠体的光学功能。
如上所述，本发明的构成层叠结构的各层的层厚(最大层厚也为8nm以下)显著小于可见光(400nm～800nm)的波长。因此，可见光无法区别层叠结构中的例如X层和Y层。因此，若从可见光观察，则层叠结构被视为具有平均折射率的1层混合材料膜。从比可见光更靠长波长侧的电磁波观察，也均为同样的结果。
因此，从层叠结构观察，在基材侧及/或与基材相反的一侧配置光干涉层，由此能够进一步提高层叠体的光学功能。例如，能够使层叠结构具有相对于特定的波长的防反射效果或具有相对于特定的波长的增反射效果。
光干涉层的层厚大于8nm即可，并无特别限制，但是优选为8.3nm以上，更优选为9nm以上，尤其优选为10nm以上。
从光干涉层的制造适应性的观点考虑，光干涉层的层厚的上限优选为1000nm，更优选为200nm，尤其优选为100nm。
作为光干涉层的材质，优选选自包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物及金属氟化物的组中的至少1种金属化合物、Si(单体)或Ge(单体)。
作为光干涉层的材质的上述金属化合物中的金属元素，优选选自包括Si、Al、Nb、Mg、Zr、La、Ti、Y、Ca、Ba、Li及Na的组中的至少1种元素。
本发明的层叠体中，作为关注的波长范围可举出400nm～800nm的波长范围(即，可见区域)、6μm～12μm的波长范围(即，红外区域的一部分)等。
＜方式A＞
作为本发明的层叠体的优选的方式，可举出层叠体的400nm～800nm波长范围内的最低透射率为10％以上的方式A。
方式A所涉及的层叠体由于导热系数的降低而具有优异的隔热功能，且具有使波长400nm～800nm的可见光线透射的功能。
方式A的层叠体优选作为窗户材料(例如，建筑用窗户材料、车辆用窗户材料、航空器用窗户材料、船舶用窗户材料等)的一部分或全部。
方式A在如下情况下更容易实现：
基材的材质为玻璃；
层叠结构的材质为选自金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物及金属硫化物的组中的2种以上的金属化合物；
金属化合物的金属元素为选自Si、Al、Nb、Mg、Zr及Zn的组中的1种以上(更优选为2种以上)。
(最低透射率)
方式A所涉及的层叠体在400nm～800nm的波长范围内的最低透射率为10％以上。
本说明书中，400nm～800nm的波长范围内的最低透射率是指，400nm～800nm的波长范围内的透射率的最低值。
400nm～800nm的波长范围内的最低透射率优选为30％以上，更优选为50％以上，尤其优选为80％以上。
400nm～800nm的波长范围内的最低透射率的上限并无特别限制，但是从层叠体的制造适应性的观点考虑，优选的上限为99％。
(最高反射率)
从防反射功能的观点考虑，方式A所涉及的层叠体在400nm～800nm的波长范围内的最高反射率优选为10％以下，更优选为6％以下，进一步优选为5％以下，进一步优选为4％以下。
本说明书中，400nm～800nm的波长范围内的最高反射率是指，400nm～800nm的波长范围内的反射率的最高值。
400nm～800nm的波长范围内的最高反射率可以为0％，也可以大于0％。
方式A所涉及的层叠体具备上述的光干涉层的情况下，更容易实现400nm～800nm的波长范围内的最高反射率的降低。
作为方式A所涉及的层叠体可具备的光干渉层的材质优选选自包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物及金属氟化物的组中的至少1种的金属化合物。作为上述金属化合物中的金属元素优选选自包括Si、Al、Nb、Mg、Zr、La、Ti、Y、Ca、Ba、Li及Na的组中的至少1种的元素。
＜方式B＞
作为本发明的层叠体的优选的方式可举出层叠体的6μm～12μm的波长范围内的最低透射率为10％以上的方式B。
方式B所涉及的层叠体由于导热系数的降低而具有优异的隔热功能，且具有使波长6μm～12μm的红外线透射的功能。
方式A的层叠体优选作为具有辐射冷却功能的窗户材料(例如，辐射冷却装置用窗户材料)的一部分或全部。
方式B在如下情况下更容易实现，即，
基材的材质为Si、Ge、ZnSe、ZnS、TlBr与TlI的混合物或TlBr与TlCl的混合物；
层叠结构的材质为选自包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物及金属硫化物的组中的2种以上的金属化合物；
金属化合物的金属元素为选自包括Si、Al、Nb、Mg、Zr及Zn的组中的1种以上(更优选为2种以上)。
(最低透射率)
方式B所涉及的层叠体在6μm～12μm的波长范围内的最低透射率为10％以上。
本说明书中，6μm～12μm的波长范围内的最低透射率是指，6μm～12μm的波长范围内的透射率的最低值。
6μm～12μm的波长范围内的最低透射率优选为30％以上，更优选为50％以上。
6μm～12μm的波长范围内的最低透射率的上限并无特别限制，但是从层叠体的制造适应性的观点考虑，优选的上限为99％，更优选的上限为90％，进一步优选的上限为80％。
(最高反射率)
从防反射功能的观点考虑，方式B所涉及的层叠体在6μm～12μm的波长范围内的最高反射率优选为40％以下，更优选为30％以下，进一步优选为20％以下。
本说明书中，6μm～12μm的波长范围内的最高反射率是指，6μm～12μm的波长范围内的反射率的最高值。
6μm～12μm的波长范围内的最高反射率可以为0％，也可以大于0％。
方式B所涉及的层叠体具备上述的光干涉层的情况下，更容易实现6μm～12μm的波长范围内的最高反射率的降低。
作为方式B所涉及的层叠体可具备的光干渉层的材质，优选选自包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物及金属氟化物的组中的至少1种的金属化合物、Si(单体)或Ge(单体)。作为上述金属化合物中的金属元素优选选自包括Si、Al、Nb、Mg、Zr、La、Ti、Y、Ca、Ba、Li及Na的组中的至少1种的元素。
〔建材〕
本发明的建材具备上述的本发明的层叠体。
本发明的建材具备导热系数降低的本发明的层叠体，因此具有优异的隔热功能。
作为建材可举出墙壁材料、地板材料、窗户材料等。
本发明的建材可以为上述的本发明的层叠体本身，也可以为上述的本发明的层叠体与其他部件的复合部件。
作为其他部件能够使用建材领域中公知的所有部件，并无特别限制。
〔窗户材料〕
本发明的窗户材料具备上述方式A或方式B所涉及的层叠体。
本发明的窗户材料具备导热系数降低的本发明的层叠体，因此具有优异的隔热功能。而且，具有方式A或方式B中的光学功能。
作为窗户材料可举出建筑用窗户材料、车辆用窗户材料、航空器用窗户材料、船舶用窗户材料、辐射冷却装置用窗户材料等。
本发明的窗户材料可以为方式A或方式B所涉及的层叠体本身，也可以为方式A或方式B所涉及的层叠体与其他的部件的复合部件。
作为其他部件，能够使用建筑、车辆、航空器、船舶、辐射冷却装置等的各种技术领域中公知的所有部件，并无特别限制。
具备方式A所涉及的层叠体的窗户材料优选作为建筑用窗户材料、车辆用窗户材料、航空器用窗户材料、船舶用窗户材料等。
具备方式A所涉及的层叠体的窗户材料具有作为建筑用窗户材料、车辆用窗户材料、航空器用窗户材料、船舶用窗户材料等的功能而要求的使波长400nm～800nm的可见光线透射的功能，且具有优异的隔热功能。
具备方式B所涉及的层叠体的窗户材料优选作为辐射冷却装置用窗户材料。
具备方式B所涉及的层叠体的窗户材料具有作为辐射冷却装置用窗户材料的功能而要求的使波长6μm～12μm的红外线透射的功能，且具有优异的隔热功能。
在此，对辐射冷却装置的一例进行说明。
本一例所涉及的辐射冷却装置为将容纳于装置内部的冷却对象物利用辐射冷却现象来进行冷却的装置。即，本一例所涉及的辐射冷却装置具有容纳冷却对象物的内部空间。本一例所涉及的辐射冷却装置用窗户材料构成用于确定上述内部空间的间隔壁的一部分，从内部空间观察时配置于天空侧。
基于上述辐射冷却装置的冷却对象物的冷却(辐射冷却)通过从内部空间朝向天空放射波长6μm～12μm的红外线来进行。因此，对辐射冷却装置用窗户材料要求作为第1功能的使波长6μm～12μm的红外线透射的功能。而且，对辐射冷却装置用窗户材料还要求作为第2功能的从装置外部抑制热流入的功能(即，隔热功能)。
具备方式B所涉及的层叠体的窗户材料优选作为具有第1功能及第2功能的辐射冷却装置用窗户材料。
〔辐射冷却装置〕
本发明的辐射冷却装置包含方式B所涉及的层叠体。
方式B所涉及的层叠体具有使波长6μm～12μm的红外线透射的功能及优异的隔热功能。
因此，根据具备方式B所涉及的层叠体的本发明的辐射冷却装置，由于能够同时具有辐射冷却效果和从外部的热流入抑制效果，因此能够有效地冷却冷却对象物。
关于辐射冷却装置的一例，如上述。
作为辐射冷却装置，更具体而言，例如可举出A.P.Raman等著“Passive radiativecooling below ambient air temperature under direct sunlight”Nature,Vol.515,540,2014.中所记载的辐射冷却装置。
实施例
以下示出本发明的实施例，但是本发明并不限定于以下的实施例。
〔实施例1〕
＜层叠体的制作＞
通过基于电子回旋溅射装置的气相成膜，在作为基材的Si基板上将作为第1种层(层X)的Al2O3层与作为第2种层(层Y)的SiO2层交替地(即，以成为基材/层X/层Y/层X/层Y……的配置。以下相同。)分别成膜50层，由此形成了层数为100的层叠结构。
此时，通过改变每1层的成膜时间，使每1层的层厚产生偏差。
通过以上，得到了实施例1的层叠体。
在此，Al2O3及SiO2的固有声阻抗分别为2.5×107N·s/m3及1.3×107N·s/m3，两者不同。
＜层厚测定＞
通过FIB(Focused Ion Beam，聚焦离子束)加工形成上述层叠体的层叠结构的截面，针对所得到的截面，获取了倍率16万倍、加速电压300kV的STEM(ScanningTransmission Electron Microscope，扫描透射电子显微镜)像。作为STEM，使用了FEI公司制的Titan80-300。
根据所获取的STEM像，测定了100层各自的层厚。
将所得到的100层各自的层厚设为总体，分别求出了平均层厚(即，层厚的算术平均值)、最大层厚及CV值(＝层厚的标准偏差/平均层厚)。
将结果示于表1。
＜导热系数的评价＞
为了获取实施例1的层叠体的上述层叠结构的热反射信号，通过RF(radiofrequency，无线电频率)溅射法，在上述层叠结构的最上层的表面成膜了Al薄膜20nm。成膜该Al薄膜之后，使用周期80MHz的激光，并通过表面加热/表面检测方式的热反射法，获取了实施例1的层叠体的上述层叠结构的热反射信号。
相同地，获取了在后述的比较例1的膜(SiO2单层，层厚300nm)的热反射信号。
通过基于有限元法的热传导模拟试验，分别再现上述中获取的实施例1及比较例1的热反射信号，并导出了各自的热反射信号。其中，为了模拟从开始周期80MHz的加热之后到成为稳定状态为止的时间，用2000ps进行了热传导模拟试验。
所导出的热反射信号中，根据相对于最后加热的脉冲200ps前的值，计算了实施例1的层叠结构的导热系数。导热系数的计算条件设为比较例1的膜的导热系数与SiO2的导热系数的文献值1.38W/(m·K)一致的条件。
表1中，作为将比较例1的膜(SiO2单层，层厚300nm)的导热系数设为100时的相对值而表示实施例1的层叠体的导热系数(基于模拟试验的计算结果)。
〔实施例2〕
将基材变更为合成石英玻璃基板(以下，还简单称为「石英玻璃」)，除此以外，进行了与实施例1相同的操作。将结果示于表1。
〔实施例3〕
通过基于自由基辅助溅射装置的气相成膜，在作为基材的Si基板上将Nb2O5层(层X)与SiO2层(层Y)交替地分别成膜50层，由此形成了层数为100的层叠结构。此时，通过改变每1层的成膜时间，使每1层的层厚产生偏差。
在此，Nb2O5及SiO2的固有声阻抗分别为3.2×107N·s/m3及1.3×107N·s/m3，两者不同。
针对所得到的层叠结构，实施了与实施例1的相同的测定及评价。
将结果示于表1。
[比较例1]
通过基于电子回旋溅射装置的气相成膜，在作为基材的Si基板上形成了1层SiO2层。
针对所得到的SiO2层，实施了与实施例1相同的测定及评价。
将结果示于表1。
[比较例2]
通过基于电子回旋溅射装置的气相成膜，在作为基材的Si基板上将Al2O3层(层X)与SiO2层(层Y)交替地成膜，由此形成了层数为7(具体而言为Al2O3层4层及SiO2层3层)的层叠结构。此时，通过改变每1层的成膜时间，使每1层的层厚产生偏差。
针对所得到的层叠结构，实施了与实施例1相同的测定及评价。
将结果示于表1。
[比较例3]
通过基于电子回旋溅射装置的气相成膜，在作为基材的石英玻璃基板上将Al2O3层(层X)与SiO2层(层Y)交替地分别成膜50层，由此形成了层数为100的层叠结构。此时，通过将50层Al2O3层的成膜时间设为均相同，并且将50层SiO2层的成膜时间设为均相同，由此100层所有的各自的层厚设为3.0nm。
针对所得到的层叠结构，实施了与实施例1相同的测定及评价。
将结果示于表1。
[比较例4]
通过基于电子回旋溅射装置的气相成膜，在作为基材的Si基板上将Al2O3层(层X)与SiO2层(层Y)交替地成膜，由此形成了层数为25(具体而言为Al2O3层13层及SiO2层12层)的层叠结构。此时，通过改变每1层的成膜时间，使每1层的层厚产生偏差。
针对所得到的层叠结构，实施了与实施例1相同的测定及评价。
将结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0002220136490000151
从表1可知，构成层叠结构的层数为10以上，构成层叠结构的层的最大层厚为8nm以下，与比较例1的膜及比较例2～4的层叠结构相比，层叠结构的CV值为0.05以上的实施例1～3的层叠结构的导热系数更低。
〔实施例101〕
＜层叠体的形成＞
通过RF(Radio Frequency)溅射装置，在作为基材的石英玻璃上依次形成了表2所示的材质的光干涉层1～8。接着，在光干涉层8上形成了实施例2中所形成的层叠结构(100层)。在所形成的层叠结构上依次形成了表2所示的光干涉层9及10。
通过以上，得到了具有表2所示的层结构的实施例101的层叠体。
表2所示的折射率为使用FiveLab Co.,Ltd.制分光椭偏仪MASS来测定的测定波长540nm的折射率(后述的表3也相同)。
表2所示的厚度为通过与实施例1中的层厚测定方法相同的方法(其中，测定倍率根据测定对象的厚度而适当选择)测定的值(后述的表3也相同)。
[表2]
Figure BDA0002220136490000161
＜400nm～800nm的波长区域中的分光特性＞
针对实施例101的层叠体，使用Hitachi High-Technologies Corporation制分光光度计U-4000，测定了400nm～800nm的波长区域中的分光特性(反射光谱及透射光谱)。
相同地，针对实施例2的层叠体，也测定了400nm～800nm的波长区域中的分光特性(反射光谱及透射光谱)。
图1是实施例2的层叠体的400nm～800nm的波长区域中的反射光谱，图2是实施例2的层叠体的400nm～800nm的波长区域中的透射光谱，图3是实施例101的层叠体的400nm～800nm的波长区域中的反射光谱，图4是实施例101的层叠体的400nm～800nm的波长区域中的透射光谱。
从图2及图4可知，实施例2及101的层叠体在400nm～800nm的波长区域中的透射率(Transmittance)均大于60％。由此，可知任一层叠体均能够用作窗户材料(例如，建筑用窗户材料、车辆用窗户材料、航空器用窗户材料、船舶用窗户材料等)。
并且，通过对照图1和图3，可知与不具备光干渉层1～10的实施例2的层叠体相比，具备光干渉层1～10的实施例101的层叠体能够选择性地降低400nm～750nm的波长区域中的反射率(Reflectance)。
〔实施例201〕
＜层叠体的形成＞
通过电子束蒸镀，在作为基材的Ge(锗)基板上，作为光干涉层形成了ZnS层。通过基于电子回旋溅射装置的气相成膜，在该光干涉层上将SiN层与AlN层交替地分别成膜50层，由此形成了层叠结构(层数为100)。此时，通过改变每1层的成膜时间，使每1层的层厚产生偏差。并且，将与光干渉层相邻的层设为SiN层。通过以上，得到了实施例201的层叠体。
在此，SiN及AlN的固有声阻抗分别为3.6×107N·s/m3及3.3×107N·s/m3，两者不同。
＜层厚的测定，导热系数的评价＞
使用实施例201的层叠体实施了与实施例1相同的测定及评价。
其结果，构成层叠结构的层的平均层厚为3.1nm，最大层厚为3.5nm，CV值为0.13。
并且，将比较例1的导热系数设为100时的实施例201的导热系数为70。
在表3示出实施例201的层叠体的层结构。
[表3]
Figure BDA0002220136490000171
＜4μm～15μm的波长区域中的分光特性＞
针对实施例201的层叠体，使用JASCO Corporation制造的FTIR VIR-200，测定了4μm～15μm的波长区域中的分光特性(反射光谱及透射光谱)。
图5是实施例201的层叠体的4μm～15μm的波长区域中的反射光谱，图6是实施例201的层叠体的4μm～15μm的波长区域中的透射光谱。
从图6可知，实施例201的层叠体在6μm～12μm的波长区域中的透射率(Transmittance)大于40％。从该结果可知，实施例201的层叠体能够用作辐射冷却装置用窗户材料。
从图5可知，实施例201的层叠体能够选择性地降低7μm～10μm的波长区域中的反射率(Reflectance)。从该结果可知，实施例201的层叠体能够一边抑制7μm～10μm的波长区域中的反射率，一边使该波长范围内的红外线透射。从而，可知用作辐射冷却装置用窗户材料时，能够获得有效的辐射冷却效果。
在2017年3月30日申请的日本专利申请2017-069169号的公开，其整体通过参考被援用于本说明书中。
本说明书中所记载的所有文献、专利申请及技术标准与通过参考具体且个别记载有各个文献、专利申请及技术标准的情况相同地，通过参考被援用于本说明书中。

Claims (12)

1.一种层叠体，其具备：
基材；及
层叠结构，配置于所述基材上且由固有声阻抗不同的2种以上的层构成，
构成所述层叠结构的2种以上的层为交替地配置的结构，
构成所述层叠结构的层数为100以上，
构成所述层叠结构的层的最大层厚为8nm以下，
所述层叠结构中，以层厚的标准偏差/平均层厚定义的CV值为0.05以上。
2.根据权利要求1所述的层叠体，其中，
所述层叠结构由选自包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物及金属硫化物的组中的2种以上的金属化合物构成。
3.根据权利要求2所述的层叠体，其中，
所述2种以上的金属化合物中的金属元素为选自包括Si、Al、Nb、Mg、Zr、Ge及Zn的组中的至少1种元素。
4.根据权利要求1所述的层叠体，其中，
所述固有声阻抗不同的2种以上的层包含2种以上的金属氧化物层或2种以上的金属氮化物层。
5.根据权利要求1所述的层叠体，其中，
所述固有声阻抗不同的2种以上的层包括Al2O3层与SiO2层的组合、Nb2O5层与SiO2层的组合、或AlN层与SiN层的组合。
6.根据权利要求1所述的层叠体，其还具备层厚大于8nm的光干涉层。
7.根据权利要求1所述的层叠体，其中，
400nm～800nm的波长范围内的最低透射率为10％以上。
8.根据权利要求1所述的层叠体，其中，
6μm～12μm的波长范围内的最低透射率为10％以上。
9.一种建材，其具备权利要求1所述的层叠体。
10.一种窗户材料，其具备权利要求7所述的层叠体。
11.一种辐射冷却装置，其具备权利要求8所述的层叠体。
12.一种窗户材料，其具备权利要求8所述的层叠体。
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