DE112019001070B4

DE112019001070B4 - Wellenlängenselektives absorbierendes Material, Infrarotsensor, wellenlängenselektive Lichtquelle und Strahlungskühlsystem

Info

Publication number: DE112019001070B4
Application number: DE112019001070.0T
Authority: DE
Inventors: Hideki Yasuda
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2023-08-31
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP6752392B2; CN112005135A; US20210011207A1; JPWO2019189418A1; DE112019001070T5; WO2019189418A1; CN112005135B; US10901124B1

Abstract

Wellenlängenselektives absorbierendes Material, das in der folgenden Reihenfolge umfasst:ein Basismaterial;eine reflektierende Schicht (10);eine Schicht (12) mit hohem Brechungsindex, die einen Brechungsindex n von 3,0 oder mehr in Bezug auf Infrarotlicht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm aufweist, eine Dicke d von 30 nm bis 1000 nm aufweist und ein Bindemittel und flache Metallteilchen A beinhaltet; undeine infrarotabsorbierende Schicht (22) mit einer maximalen Absorptionswellenlänge in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm,wobei ein Produkt n × d des Brechungsindex n und der Dicke d mehr als 1000 nm und weniger als 4875 nm beträgt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein wellenlängenselektives absorbierendes Material, einen Infrarotsensor, eine wellenlängenselektive Lichtquelle und ein Strahlungskühlsystem.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren wurden wellenlängenselektive absorbierende Materialien mit wellenlängenselektiver Absorptionsfähigkeit erforderlich bei Anwendungsbereichen wie Infrarotsensoren, wellenlängenselektiven Lichtquellen und Strahlungskühlsystemen.
JP1983-083168A ( JP S58-083168A ) offenbart zum Beispiel einen Strahlungskühler, der einen wärmeisolierenden Behälter enthält, der einen zu kühlenden Gegenstand von außen thermisch isoliert, mit Ausnahme eines Teils, in den der zu kühlende Gegenstand eingeführt wird, und einen Wärmestrahler, der den freiliegenden Abschnitt des wärmeisolierenden Behälters abdeckt. Der Wärmestrahler besteht aus einer leitfähigen Schicht aus Metall mit einem hohen Reflexionsgrad und einer hohen Wärmeleitfähigkeit, die in elektrischem Kontakt mit dem zu kühlenden Gegenstand steht, und einer selektiven Strahlungsschicht, die auf die leitfähige Schicht beschichtet und aus einem doppelschichtigen anorganischen Material wie CoCr₂O₇/K₂SO₄, Bi₃N₄/K₂SO₄ und K₂BO₄/K₂SO₄, die ein hohes Emissionsvermögen in einem Wellenlängenbereich aufweisen, in dem die in dem externen Licht beinhaltete Lichtenergie gering ist, und die eine hohe Durchlässigkeit in dem anderen Wellenlängenbereich aufweisen, oder aus einem einschichtigen organischen Material wie einem Vinylfluorid-Vinylidenfluorid-Copolymer, einem Polyoxypropylen, Vinylidendifluorid, Polypropylen und einem Tetrafluorid-Copolymer gebildet ist. Der Strahlungskühler absorbiert die Lichtenergie des externen Lichts in dem spezifizierten Wellenlängenbereich und strahlt Wärme von dem zu kühlenden Gegenstand ab und kühlt den zu kühlenden Gegenstand, indem das externe Licht in einem anderen Wellenlängenbereich als dem spezifizierten Wellenlängenbereich reflektiert wird.
Darüber hinaus beschreibt „Aaswath P. Raman, Marc Abou Anoma, Linxiao Zhu, Eden Rephaeli, and Shanhui Fan, Passive radiative cooling below ambient air temperature under direct sunlight, Nature, 515, 540-544, 2014“ einen wellenlängenselektiven absorbierenden Film mit einem Siliciumsubstrat, auf das Titan, Silber, SiO₂ und HfO₂ laminiert sind.
Weiterer relevanter Stand der Technik ist aus der US 2016/0290036 A1 , der US 2015/0002928 A1 , der US 2013/0122281 A1 , der US 2011/0240905 A1 und der JP 2010-222160 A bekannt. Diese Druckschriften beschreiben jeweils wellenlängenselektiv absorbierende Materialien bzw. Schichtsysteme im Rahmen von IR- Abschirmungsanwendungen, wobei zum Teil auch das Vorsehen von Metallpartikeln innerhalb von Schichten bzw. Lagen offenbart ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass ein Strahlungskühler, der in JP1983-083168A ( JP S58-083168A ) offenbart ist, und ein wellenlängenselektiver absorbierender Film, der in „Aaswath P. Raman, Marc Abou Anoma, Linxiao Zhu, Eden Rephaeli, and Shanhui Fan, Passive radiative cooling below ambient air temperature under direct sunlight, Nature, 515, 540-544, 2014“ beschrieben wird, insbesondere hohe Absorption in dem langen Wellenlängenbereich (Wellenlängenbereich länger als 13 µm) und geringe Wellenlängenselektivität aufweisen.
Ein Ziel, das durch Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erreicht werden soll, besteht darin, ein wellenlängenselektives absorbierendes Material mit ausgezeichneter wellenlängenselektiver Absorptionsfähigkeit, einen Infrarotsensor, eine wellenlängenselektive Lichtquelle und ein Strahlungskühlsystem vorzusehen, die jeweils das wellenlängenselektive absorbierende Material enthalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein wellenlängenselektiv absorbierendes Material mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Infrarotsensor, eine wellenlängenselektiv Lichtquelle und ein Strahlungskühlsystem unter Verwendung eines derartigen Materials vorgeschlagen.
Mittel zum Erreichen des oben beschriebenen Ziels enthalten die folgenden Ausführungsformen.

<1> Wellenlängenselektives absorbierendes Material, das in der folgenden Reihenfolge umfasst:
- ein Basismaterial;
- eine reflektierende Schicht;
- eine Schicht mit hohem Brechungsindex, die einen Brechungsindex n von 3,0 oder mehr in Bezug auf Infrarotlicht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm aufweist, eine Dicke d von 30 nm bis 1000 nm aufweist und ein Bindemittel und flache Metallteilchen beinhaltet; und
- eine infrarotabsorbierende Schicht mit einer maximalen Absorptionswellenlänge in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm,
- wobei ein Produkt n × d des Brechungsindex n und der Dicke d mehr als 1000 nm und weniger als 4875 nm beträgt.
<2> Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach <1>, wobei die infrarotabsorbierende Schicht Teilchen mit der maximalen Absorptionswellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm beinhaltet.
<3> Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach <2>, wobei das Teilchen ein Reststrahlen-Band, das sich aus Phononenschwingungen ergibt, in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm aufweist.
<4> Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach <2> oder <3>, wobei die Teilchen SiO₂-Teilchen, SiC-Teilchen oder SiN-Teilchen enthalten.
<5> Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach einem von <2> bis <4>, wobei ein Volumengehaltsanteil der Teilchen 1 Vol.-% bis 50 Vol.-% in Bezug auf eine gesamte infrarotabsorbierende Schicht beträgt.
<6> Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach einem von <1> bis <5>, wobei ein Wert, der durch Dividieren einer durchschnittlichen Teilchengröße der flachen Metallteilchen durch eine durchschnittliche Dicke erhalten wird, 5 oder mehr beträgt, Hauptebenen der flachen Metallteilchen in einem Bereich von 0° bis 30° in Bezug auf eine Oberfläche der Schicht mit hohem Brechungsindex ebenenorientiert sind, ein Volumenbruchteil der flachen Metallteilchen in der Schicht mit hohem Brechungsindex 30 Vol.-% oder mehr beträgt und die flachen Metallteilchen in zwei oder mehr Schichten laminiert sind.
<7> Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach einem von <1> bis <6>, wobei die flachen Metallteilchen mindestens Silber beinhalten.
<8> Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach einem von <1> bis <7>, wobei eine Form einer Hauptebene des flachen Metallteilchens eine polygonale Form einer hexagonalen Form oder einer höher polygonalen Form oder eine Kreisform ist.
<9> Infrarotsensor, der das wellenlängenselektive absorbierende Material nach einem von <1> bis <8> umfasst.
<10> Wellenlängenselektive Lichtquelle, die das wellenlängenselektive absorbierende Material nach einem von <1> bis <8> umfasst.
<11> Strahlungskühlsystem, das das wellenlängenselektive absorbierende Material nach einem von <1> bis <8> umfasst.

Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können ein wellenlängenselektives absorbierendes Material, das ausgezeichnete wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit aufweist, ein Infrarotsensor, der das wellenlängenselektive absorbierende Material enthält, eine wellenlängenselektive Lichtquelle und ein Strahlungskühlsystem vorgesehen werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel von flachen Metallteilchen darstellt.
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Beispiel von flachen Metallteilchen darstellt.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Schicht 12 mit hohem Brechungsindex, die flache Metallteilchen 20 beinhaltet, darstellt.
4 ist ein Graph, der ein Absorptionsspektrum eines wellenlängenselektiven absorbierenden Materials E2 in Beispielen zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung werden die Angelegenheiten der vorliegenden Offenbarung detailliert beschrieben. Die Erläuterung der nachstehend beschriebenen konstitutionellen Anforderungen kann auf repräsentativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung basieren; es ist jedoch nicht beabsichtigt, die vorliegende Offenbarung auf diese Ausführungsformen zu beschränken.
Obwohl die Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, können die Bezugszeichen weggelassen werden.
In der vorliegenden Offenbarung bedeutet der durch Verwendung von „bis“ repräsentierte numerische Bereich, dass die vor und nach „bis“ beschriebenen Werte jeweils als die Untergrenze und die Obergrenze enthalten sind.
In dem in der vorliegenden Offenbarung schrittweise beschriebenen numerischen Bereich kann die in einem numerischen Bereich beschriebene Obergrenze oder Untergrenze durch die Obergrenze oder Untergrenze des in anderen Bereichen schrittweise beschriebenen numerischen Bereichs ersetzt werden. Darüber hinaus kann in dem in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen numerischen Bereich die Obergrenze oder die Untergrenze des numerischen Bereichs durch den in den Beispielen gezeigten Wert ersetzt werden.
In der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „Schritt“ nicht nur unabhängige Schritte, sondern wird auch selbst in einem Fall verwendet, in dem ein Schritt nicht klar von einem anderen Schritt unterschieden werden kann, solange ein vorbestimmter Zweck des Schrittes erfüllt wird.
In der vorliegenden Offenbarung bedeutet die Menge individueller Komponenten in der Schicht, wie beispielsweise einer infrarotlichtabsorbierenden Schicht, die Gesamtmenge der mehreren in der Schicht vorhandenen Substanzen, sofern nicht anders spezifiziert, in einem Fall, in dem mehrere den individuellen Komponenten entsprechende Substanzen in der Schicht vorhanden sind.
In der vorliegenden Offenbarung ist, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt, das Molekulargewicht einer Polymerkomponente das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) oder das zahlenmittlere Molekulargewicht (Mn), das im Falle des Verwendens von Tetrahydrofuran (THF) als ein Lösungsmittel mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) gemessen und relativ zu Polystyrolstandards berechnet wird.
Währenddessen ist in der vorliegenden Offenbarung eine Kombination von bevorzugten Ausführungsformen eine bevorzugtere Ausführungsform.
(Wellenlängenselektives absorbierendes Material)
Ein wellenlängenselektives absorbierendes Material gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst in der folgenden Reihenfolge: ein Basismaterial; eine reflektierende Schicht; eine Schicht mit hohem Brechungsindex, die einen Brechungsindex n von 3,0 oder mehr in Bezug auf Infrarotlicht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm und eine Dicke d von 30 nm bis 1.000 nm aufweist und ein Bindemittel und flache Metallteilchen beinhaltet; und eine infrarotabsorbierende Schicht mit einer maximalen Absorptionswellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm, wobei ein Produkt n × d des Brechungsindex n und der Dicke d mehr als 1.000 und weniger als 4.875 beträgt.
Wie oben beschrieben, hatte ein wellenlängenselektives Absorptionsmaterial, das durch Laminieren von insgesamt neun Schichten einer selektiven Strahlungsschicht, die aus einem doppelschichtigen anorganischen Material wie CoCr₂O₇/K₂SO₄, Bi₃N₄/K₂SO₄ und K₂BO₄/K₂SO₄, die als wellenlängenselektive absorbierende Materialien bekannt sind, die ein typische wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit aufweisen, oder einem einschichtigen organischen Material wie einem Vinylfluorid-Vinylidenfluorid-Copolymer, einem Polyoxypropylen, Vinylidendifluorid, Polypropylen und einem Tetrafluorid-Copolymer gebildet ist, und Schichten, die jeweils aus Titan, Silber, Siliciumdioxid und Hafniumoxid auf einem Siliciumbasismaterial gebildet sind, erhalten wird, das Problem niedriger wellenlängenselektiver Absorptionsfähigkeit.
Als Ergebnis sorgfältiger Studien haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass ein wellenlängenselektives absorbierendes Material gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgezeichnete wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit aufweist.
In der vorliegenden Offenbarung bedeutet „mit ausgezeichneter wellenlängenselektiver Absorptionsfähigkeit“, dass eine durchschnittliche Absorption in einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm 70% oder mehr und eine durchschnittliche Absorption in einem Wellenlängenbereich von 5 µm bis 8 µm und einem Wellenlängenbereich von 13 µm bis 25 µm 40% oder weniger beträgt.
Der Grund, warum das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgezeichnete wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit aufweist, wird wie folgt spekuliert.
Da eine Schicht mit hohem Brechungsindex, die einen Brechungsindex n von 3,0 oder mehr in Bezug auf Infrarotlicht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm aufweist, und eine infrarotabsorbierende Schicht mit einer maximalen Absorptionswellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm vorgesehen werden, ist Oberflächenreflexion aufgrund des Unterschieds im Brechungsindex an der Schnittstelle zwischen der Schicht mit hohem Brechungsindex und der infrarotabsorbierenden Schicht gegenüber der Schicht mit hohem Brechungsindex von der reflektierenden Schicht groß. Es wird spekuliert, dass Fabry-Perot-Resonanz zwischen dem reflektierten Licht, das durch die oben beschriebene Reflexion entsteht, und der reflektierenden Schicht, die auf einer Oberfläche der Schicht mit hohem Brechungsindex positioniert ist, auftritt. Das heißt, es wird spekuliert, dass die Schicht mit hohem Brechungsindex selbst als ein Fabry-Perot-Resonator dient.
In einem Fall, in dem die Dicke d der Schicht mit hohem Brechungsindex auf 30 nm bis 1.000 nm angepasst wird und das Produkt n × d des Brechungsindex n und der Dicke d auf mehr als 1.000 und weniger als 4.875 nm angepasst wird, tritt Fabry-Perot-Resonanz bei einer bestimmten Wellenlänge des Infrarotlichts auf, die in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm enthalten ist. Daher wird spekuliert, dass Infrarotlicht mit der bestimmten Wellenlänge selektiv in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm absorbiert werden kann, und ist die wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit ausgezeichnet.
Da das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung die infrarotabsorbierende Schicht aufweist, wird darüber hinaus Rechtwinkligkeit des Absorptionswellenlängenspektrums leicht erhöht, und ein wellenlängenselektives absorbierendes Material mit ausgezeichneter wellenlängenselektiver Absorptionsfähigkeit wird leicht erhalten.
Obwohl der Mechanismus, durch den die Rechtwinkligkeit erhöht wird, indem die infrarotabsorbierende Schicht vorhanden ist, nicht klar ist, wird spekuliert, dass er auf den synergistischen Effekt der Interferenz zwischen Schichten und der Wechselwirkung von Nahfeldern zurückzuführen ist.
Ferner kann in dem wellenlängenselektiven absorbierenden Material gemäß der vorliegenden Offenbarung, da der Brechungsindex der Schicht mit hohem Brechungsindex groß ist, wie beispielsweise 3,0 oder höher, die Resonatorlänge von Fabry-Perot-Resonanz verkürzt werden und kann ein wellenlängenselektives absorbierendes Material mit geringer Winkelabhängigkeit leicht erhalten werden.
Geringe Winkelabhängigkeit eines wellenlängenselektiven absorbierenden Materials bedeutet, dass die Änderung der Wellenlänge des zu absorbierenden Infrarotlichts in Bezug auf die Änderung des Winkels von Infrarotlicht, das auf das wellenlängenselektive absorbierende Material einfällt, gering ist.
Da das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung ein wellenlängenselektives absorbierendes Material bilden kann, das wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit mit einer sehr einfachen Konfiguration aus drei Schichten einer reflektierenden Schicht, einer Schicht mit hohem Brechungsindex und einer infrarotabsorbierenden Schicht aufweist, weist das wellenlängenselektive absorbierende Material ausgezeichnete Produktivität auf.
<Schicht mit hohem Brechungsindex>
Das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält eine Schicht mit hohem Brechungsindex, die einen Brechungsindex von 3,0 oder höher in Bezug auf Infrarotlicht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm und eine Dicke von 30 nm bis 1.000 nm aufweist.
[Brechungsindex]
Der Brechungsindex der Schicht mit hohem Brechungsindex in Bezug auf Infrarotlicht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm ist 3,0 oder höher, bevorzugt 5,0 oder höher, und bevorzugter 7,0 oder höher unter dem Gesichtspunkt von Absorptionsfähigkeit für Infrarotlicht.
Die Obergrenze des Brechungsindex ist nicht besonders beschränkt, und die Obergrenze kann bevorzugt 50 oder weniger und bevorzugter 30 oder weniger betragen.
In Bezug auf den Brechungsindex werden der spektrale Reflexionsgrad und die spektrale Durchlässigkeit unter Verwendung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometers (FTIR) gemessen, und der Brechungsindex wird auf der Grundlage der Mehrfachreflexionstheorie und der Fresnel-Interferenztheorie berechnet. Der Brechungsindex kann als ein arithmetischer Mittelwert der Ergebnisse bestimmt werden, die durch Durchführen von Messung bei einer Wellenlänge in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm in Abständen von 1 µm erhalten werden. Darüber hinaus wird Messung bei 25°C durchgeführt.
[Dicke]
Die Dicke (Filmdicke) der Schicht mit hohem Brechungsindex beträgt 30 nm bis 1.000 nm.
Das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung bildet in Übereinstimmung mit der Dicke der Schicht mit hohem Brechungsindex einen Fabry-Perot-Resonator aus und verursacht wellenlängenselektive Absorption. Um Infrarotlicht mit einer bestimmten Wellenlänge durch das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung zu absorbieren, ist es daher notwendig, die Dicke der Schicht mit hohem Brechungsindex gemäß der Wellenlänge einzustellen.
In einem Fall, in dem Infrarotlicht mit einer Wellenlänge λ absorbiert werden soll, ist es bevorzugt, dass die optische Weglänge n × d, die ein Produkt der Dicke d und des Brechungsindex n der Schicht mit hohem Brechungsindex ist, auf einen Wert angepasst wird, der den folgenden Ausdruck 1 erfüllt, und es ist bevorzugter, dass die optische Weglänge auf einen Wert eingestellt wird, der den folgenden Ausdruck 2 erfüllt. $\frac{1}{8} λ < n \times d < \frac{3}{8} λ$
In Ausdruck 1 repräsentiert λ eine Wellenlänge von Infrarotlicht, das absorbiert werden soll, und ist ein spezifischer Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm. Die Einheiten von λ und d sind nm. Der Brechungsindex n ist der Brechungsindex der Schicht mit hohem Brechungsindex bei einer Wellenlänge λ, der spektrale Reflexionsgrad und die spektrale Durchlässigkeit werden unter Verwendung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometers (FTIR) gemessen und der Brechungsindex n wird auf der Grundlage der Mehrfachreflexionstheorie und der Fresnel-Interferenztheorie berechnet.
Wenn beispielsweise der Brechungsindex n 5,0 beträgt und die Wellenlänge des Infrarotlichts, das absorbiert werden soll, 10 µm (10.000 nm) beträgt, beträgt die Dicke d der Schicht mit hohem Brechungsindex bevorzugt 250 nm oder mehr und 750 nm oder weniger.
Da das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung bei einer beliebigen Wellenlänge von 8 µm bis 13 µm Ausdruck 1 unter dem Gesichtspunkt von wellenlängenselektiver Absorptionsfähigkeit erfüllen muss, beträgt n × d mehr als 1.000 (8.000 nm × 1/8) und weniger als 4.875 (13.000 × 3/8). $\frac{3}{16} λ < n \times d < \frac{5}{16} λ$
In Ausdruck 2 haben λ, d und n jeweils die gleichen Bedeutungen wie λ, d und n in Ausdruck 1, und bevorzugte Ausführungsformen sind jeweils auch die gleichen.
Das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung erfüllt bevorzugt Ausdruck 2 bei einem beliebigen Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm. Das heißt, n × d beträgt bevorzugt mehr als 1.500 (8.000 nm × 3/16) und weniger als 4062,5 (13.000 nm × 5/16).
Ferner ist, unter dem Gesichtspunkt von Verbesserung der Winkelabhängigkeit, die Dicke d bevorzugt dünn. Das heißt, indem der Brechungsindex n hoch und die Dicke d dünn ausgelegt wird, kann ein wellenlängenselektives absorbierendes Material mit ausgezeichneter Winkelabhängigkeit erhalten werden.
Die Schicht mit hohem Brechungsindex ist gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht besonders beschränkt, solange der Brechungsindex für Infrarotlicht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm 3,0 oder höher ist; es ist jedoch bevorzugt, dass der Wert, der durch Dividieren der durchschnittlichen Teilchengröße der flachen Metallteilchen durch die durchschnittliche Dicke erhalten werden kann, 5 oder größer ist, die Hauptebenen der flachen Metallteilchen in dem Bereich von 0° bis 30° in Bezug auf die Oberfläche der Schicht mit hohem Brechungsindex ebenenorientiert sind, der Volumenbruchteil der flachen Metallteilchen in der Schicht mit hohem Brechungsindex 30 Vol.-% oder größer ist und die flachen Metallteilchen in zwei oder mehr Schichten laminiert sind. Nachstehend wird die Schicht mit hohem Brechungsindex gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform auch als „spezifische Schicht mit hohem Brechungsindex“ bezeichnet.
Da eine spezifische Schicht mit hohem Brechungsindex durch Filmbildung in flüssiger Phase gebildet werden kann, wird spekuliert, dass in einem Fall, in dem das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung eine spezifische Schicht mit hohem Brechungsindex enthält, Produktivität wahrscheinlich höher ist.
Die spezifische Schicht mit hohem Brechungsindex beinhaltet ein Bindemittel und flache Metallteilchen. In einem Fall, in dem die Teilchengröße und Dicke der flachen Metallteilchen ausreichend kleiner als Infrarotlicht sind, kann bezüglich des Brechungsindex der Schicht die spezifische Schicht mit hohem Brechungsindex als durch einen wirksamen homogenen Film gemäß einer wirksamen mittleren Annäherung ersetzt betrachtet werden.
Es wird angenommen, dass der Brechungsindex des homogenen Films von der Polarisation der flachen Metallteilchen abhängt, die in der spezifischen Schicht mit hohem Brechungsindex enthalten sind. Das heißt, es wird spekuliert, dass der Brechungsindex des homogenen Films durch Erhöhung der Polarisation der flachen Metallteilchen erhöht werden kann.
Da in den in der vorliegenden Struktur verwendeten flachen Metallteilchen eine große Anzahl freier Elektronen vorhanden ist, wird spekuliert, dass durch ein einfallendes elektrisches Feld eine große Abweichung in der Verteilung der freien Elektronen auftreten kann und Polarisation im Vergleich zum Fall des Verwendens von Nichtmetallteilchen größer wird.
In der vorliegenden Struktur ist der Wert, der durch Dividieren der durchschnittlichen Teilchengröße der flachen Metallteilchen durch die durchschnittliche Dicke erhalten werden kann, 5 oder größer und sind die Hauptebenen der flachen Metallteilchen in dem Bereich von 0° bis 30° in Bezug auf die Oberfläche der spezifischen Schicht mit hohem Brechungsindex ebenenorientiert. Es wird spekuliert, dass die flachen Metallteilchen noch größere Polarisation in Bezug auf den Einfallsstrahl aufweisen, da diese flachen Teilchen ebenenorientiert sind.
Da der Volumenanteil dieser flachen Metallteilchen in der Schicht mit hohem Brechungsindex 30 Vol.-% oder mehr beträgt, kann der Brechungsindex zusätzlich weiter erhöht werden.
Da die flachen Metallteilchen in zwei oder mehr Schichten laminiert sind, erhöht sich die optische Weglänge innerhalb des Films, und es tritt leicht eine Wechselwirkung zwischen dem Einfallsstrahl und der Schicht mit hohem Brechungsindex auf. Es wird daher spekuliert, dass eine spezifische Schicht mit hohem Brechungsindex, die einen hohen Brechungsindex aufweist, leicht gebildet werden kann.
[Flache Metallteilchen]
Die Schicht mit hohem Brechungsindex beinhaltet flache Metallteilchen.
- Form -
Flache Metallteilchen sind Teilchen, die zwei einander gegenüberliegende Hauptebenen enthalten, und obwohl die Form der Hauptebenen nicht besonders beschränkt ist, enthalten Beispiele dafür eine achteckige Form, eine hexagonale Form, eine dreieckige Form und eine Kreisform. Unter diesen ist es unter dem Gesichtspunkt von Erhöhung der Durchlässigkeit für Infrarotlicht bevorzugt, dass die Form der Hauptebenen eine polygonale Form ist, wie eine hexagonale oder höher polygonale Form oder eine Kreisform.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung bezieht sich eine Kreisform auf eine Form, bei der die Anzahl von Seiten, die jeweils eine Länge von 50% oder mehr des durchschnittlichen äquivalenten Kreisdurchmessers der flachen Metallteilchen aufweisen, die im Folgenden beschrieben werden, pro flachem Metallteilchen null ist. In einem Fall, in dem das flache Metallteilchen von der Oberseite der Hauptebene aus mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beobachtet wird, ist das kreisförmige flache Metallteilchen nicht besonders beschränkt, solange es eine runde Form ohne Ecken aufweist.
In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich eine hexagonale Form auf eine Form, bei der die Anzahl von Seiten, die jeweils eine Länge von 20% oder mehr des durchschnittlichen äquivalenten Kreisdurchmessers der flachen Metallteilchen aufweisen, die im Folgenden beschrieben werden, pro flachem Metallteilchen sechs ist. Die Form anderer Polygone wird in ähnlicher Weise durch die Anzahl von Seiten mit einer Länge von 20% oder mehr des durchschnittlichen äquivalenten Kreisdurchmessers der flachen Metallteilchen pro flachem Metallteilchen definiert. In einem Fall, in dem das flache Metallteilchen von der Oberseite der Hauptebene aus mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beobachtet wird, ist das sechseckförmige flache Metallteilchen nicht besonders beschränkt, solange das flache Metallteilchen eine hexagonale Form aufweist, und kann je nach Zweck geeignet ausgewählt werden. Beispielsweise können die Ecken der hexagonalen Form spitze Winkel oder stumpfe Winkel sein; unter dem Gesichtspunkt, dass Absorption im Bereich des sichtbaren Lichts reduziert werden kann, ist es jedoch bevorzugt, dass die hexagonale Form mindestens einen stumpfen Winkel aufweist, und es ist bevorzugter, dass alle sechs Ecken stumpfe Winkel aufweisen. Der Winkel des stumpfen Winkels ist nicht besonders beschränkt und kann je nach Zweck geeignet ausgewählt werden.
In Bezug auf die Ecken der hexagonalen Form können die Ecken stumpf sein. Eine Ecke, die stumpf ist, bedeutet einen Zustand, in dem eine Ecke nicht durch zwei gerade Linien gebildet wird, sondern der Scheitelpunkt der Ecke eine rundliche Form aufweist. Der Grad der Stumpfheit der Ecke ist nicht besonders beschränkt und kann je nach Zweck geeignet ausgewählt werden.
- Durchschnittliche Teilchengröße (durchschnittlicher äquivalenter Kreisdurchmesser) -
Der äquivalente Kreisdurchmesser wird durch den Durchmesser eines Kreises repräsentiert, der die gleiche Fläche wie die projizierte Fläche eines individuellen Teilchens aufweist. Die projizierte Fläche eines individuellen Teilchens kann durch ein bekanntes Verfahren des Messens der Fläche in einer elektronenmikroskopischen Aufnahme und des Kompensierens der Fläche durch das Vergrößerungsverhältnis von Bildgebung erhalten werden. Zum Beispiel wird, wie in 1 und 2 gezeigt, der äquivalente Kreisdurchmesser D von flachen Metallteilchen 20 aus der projizierten Fläche in einem Fall erhalten, in dem die flachen Metallteilchen von oberhalb der Hauptebene beobachtet werden. Die durchschnittliche Teilchengröße (durchschnittlicher äquivalenter Kreisdurchmesser) wird erhalten, indem die Teilchendurchmesserverteilung (Teilchengrößenverteilung) des äquivalenten Kreisdurchmessers D von zweihundert flachen Metallteilchen erhalten wird und der arithmetische Durchschnitt davon berechnet wird.
Die durchschnittliche Teilchengröße ist nicht besonders beschränkt; die durchschnittliche Teilchengröße beträgt jedoch bevorzugt 50 nm bis 2.000 nm, bevorzugter 70 nm bis 1.500 nm und noch bevorzugter 100 nm bis 1.000 nm.
- Durchschnittliche Dicke und Seitenverhältnis -
Die durchschnittliche Dicke der flachen Metallteilchen beträgt bevorzugt 50 nm oder weniger, bevorzugter 2 nm bis 25 nm und besonders bevorzugt 4 nm bis 15 nm.
Die Teilchendicke T entspricht dem Abstand zwischen den Hauptebenen eines flachen Metallteilchens, und die Teilchendicke T ist zum Beispiel wie in 1 und 2 gezeigt. Die Teilchendicke T kann mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) gemessen werden.
In Bezug auf das Verfahren des Messens der durchschnittlichen Teilchendicke durch TEM kann ein Verfahren, bei dem ein Film, der flache Metallteilchen enthält, einer Beschichtungsbehandlung auf der Grundlage von Kohlenstoffbedampfung oder Metallbedampfung unterzogen wird, bei dem eine Querschnittsscheibe durch Verarbeitung mit fokussiertem Ionenstrahl (focused ion beam, FIB) produziert wird und bei dem die Messung der Teilchendicke durch Beobachtung des Querschnitts durch TEM durchgeführt wird, und dergleichen genannt werden. Die durchschnittliche Dicke der flachen Metallteilchen wird durch Berechnen des arithmetischen Durchschnitts der Dicken von zweihundert flachen Metallteilchen erhalten.
Der Wert D/T (auch als „Seitenverhältnis“ bezeichnet), der durch Dividieren der durchschnittlichen Teilchengröße D der flachen Metallteilchen durch die durchschnittliche Dicke T erhalten wird, beträgt bevorzugt 5 oder mehr. Ein bevorzugter Bereich des Seitenverhältnisses ist nicht besonders beschränkt, solange der Wert 5 oder größer ist, und der Wert kann je nach Zweck geeignet ausgewählt werden. Unter dem Gesichtspunkt des Ausgleichs zwischen hohem Brechungsindex und dem Streuverlust des Einfallsstrahls beträgt der Wert jedoch bevorzugt 5 bis 100 und bevorzugter 5 bis 60.
In einem Fall, in dem das Seitenverhältnis 5 oder größer ist, ist es möglich, einen hohen Brechungsindex zu erhalten, und in einem Fall, in dem das Seitenverhältnis 100 oder weniger ist, kann der Streuverlust des Einfallsstrahls ebenfalls unterdrückt werden.
Das Verhältnis der maximalen Länge und der minimalen Länge in einer Hauptebene zum Zeitpunkt des Beobachtens eines Teilchens aus der oberen Richtung ist nicht besonders beschränkt und kann je nach Zweck geeignet ausgewählt werden; unter dem Gesichtspunkt des Unterdrückens von Anisotropie des Brechungsindex beträgt das Verhältnis jedoch bevorzugt 10 oder weniger.
- Planarorientierung -
Innerhalb der spezifischen Schicht mit hohem Brechungsindex sind die Hauptebenen der flachen Metallteilchen in dem Bereich von 0° bis 30° in Bezug auf die Oberfläche der spezifischen Schicht mit hohem Brechungsindex ebenenorientiert.
Dies wird im Folgenden unter Verwendung von 3 beschrieben.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Schicht 12 mit hohem Brechungsindex, die flache Metallteilchen 20 enthält, in der spezifischen Schicht mit hohem Brechungsindex gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das wellenlängenselektive absorbierende Material 30 in 3 weist eine Schicht 12 mit hohem Brechungsindex und eine reflektierende Schicht 10 auf. Darüber hinaus wird eine infrarotabsorbierende Schicht 22 auf der Oberfläche der Schicht 12 mit hohem Brechungsindex gegenüber der Oberfläche mit der reflektierenden Schicht 10 gebildet. In der folgenden Beschreibung wird der Winkel θ, der durch die reflektierende Schicht 10 und eine Hauptebene (eine Oberfläche, die den äquivalenten Kreisdurchmesser D bestimmt) eines flachen Metallteilchens 20 gebildet wird, unter Verwendung von 3 beschrieben.
In 3 beträgt der Winkel (Absolutwert von Winkel θ), der von der Oberfläche der Schicht 12 mit hohem Brechungsindex (Schnittstelle mit der reflektierenden Schicht 10) und einer Hauptebene (einer Oberfläche, die den äquivalenten Kreisdurchmesser D bestimmt) des flachen Metallteilchens 20 oder einer Verlängerungslinie der Hauptebene gebildet wird, 0° bis 30°. Währenddessen bezieht sich der Winkel θ auf den Winkel der kleineren Seite zwischen den Winkeln, die von der Oberfläche der Schicht 12 mit hohem Brechungsindex und einer Hauptebene (einer Oberfläche, die den äquivalenten Kreisdurchmesser D bestimmt) des flachen Metallteilchens 20 oder einer Verlängerungslinie der Hauptebene gebildet werden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung impliziert die Beschreibung, dass die Hauptebenen der flachen Metallteilchen in dem Bereich von 0° bis 30° in Bezug auf die Oberfläche der Schicht mit hohem Brechungsindex ebenenorientiert sind, dass der arithmetische Durchschnittswert des Absolutwerts des θ, der für zufällige einhundert Teilchen gemessen wurde, 0° bis 30° beträgt. Währenddessen wird der oben erwähnte arithmetische Durchschnittswert auch als „Grad von Planarorientierung“ bezeichnet.
Der Absolutwert des θ wird durch ein Verfahren gemessen, bei dem eine Querschnittsscheibe der Schicht mit hohem Brechungsindex produziert wird und durch Beobachten der Schicht mit hohem Brechungsindex und der flachen Metallteilchen in dieser Scheibe bewertet wird.
Insbesondere kann ein Verfahren des Produzierens einer Querschnittsscheibenprobe der Schicht mit hohem Brechungsindex unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls (FIB) und des Bewertens eines Bildes, das durch Beobachten dieser Probe unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) erhalten wurde, genannt werden.
In Bezug auf das Verfahren zum Beobachten einer wie oben beschrieben produzierten Querschnittsscheibenprobe gibt es keine besonderen Beschränkungen, solange damit überprüft werden kann, ob die Hauptebenen der flachen Metallteilchen in Bezug auf die Oberfläche der Schicht mit hohem Brechungsindex in der Probe ebenenorientiert sind; es kann jedoch beispielsweise ein Verfahren des Verwendens von TEM oder dergleichen genannt werden.
Die Hauptebenen der flachen Metallteilchen sind in dem Bereich von 0° bis 30° in Bezug auf die Oberfläche der Schicht mit hohem Brechungsindex ebenenorientiert, und es ist bevorzugt, dass die Hauptebenen in dem Bereich von 0° bis 20° und bevorzugter in dem Bereich von 0° bis 10° ebenenorientiert sind. Es ist bevorzugter, dass zum Zeitpunkt des Beobachtens eines Querschnitts der Schicht mit hohem Brechungsindex die flachen Metallteilchen 20 in einem Zustand orientiert sind, in dem der in 3 gezeigte Winkel (± θ) klein ist. In einem Fall, in dem θ 30° oder weniger beträgt, wird die Größe der Polarisation, die innerhalb der flachen Metallteilchen auftritt, groß, und wird ein hoher Brechungsindex (zum Beispiel ist der Brechungsindex für einen Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm 5,0 oder höher oder dergleichen) leicht erhalten.
- Materialien -
Das Material für die flachen Metallteilchen ist nicht besonders beschränkt und kann je nach Zweck geeignet ausgewählt werden; unter dem Gesichtspunkt niedriger Absorption für Infrarotlicht werden jedoch Silber, Gold, Aluminium, Kupfer, Rhodium, Nickel, Platin, Titan, Legierungen davon und dergleichen bevorzugt, und unter ihnen ist es bevorzugter, mindestens Silber einzuschließen.
- Gehaltsanteil von flachen Metallteilchen -
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Art von flachen Metallteilchen allein verwendet werden oder können zwei oder mehr Arten davon in Kombination verwendet werden.
Unter dem Gesichtspunkt des Erhöhens des Brechungsindex beträgt der Volumenanteil der flachen Metallteilchen in der Schicht mit hohem Brechungsindex bevorzugt 30 Vol.-% oder mehr, bevorzugter 35 Vol.-% oder mehr und noch bevorzugter 40 Vol.-% oder mehr.
In Bezug auf den Volumenanteil der flachen Metallteilchen in der Schicht mit hohem Brechungsindex kann beispielsweise ein Verfahren des Produzierens einer geeigneten Querschnittsscheibe und des Bewertens durch Beobachten der Abundanz der flachen Metallteilchen in dieser Scheibe angewendet werden. Das Verfahren des Beobachtens einer Querschnittsscheibe ist ähnlich dem Verfahren des Beobachtens einer Querschnittsscheibe im Falle des Messens des Absolutwertes von θ in der oben beschriebenen Planarorientierung.
- Laminierungszustand von flachen Metallteilchen -
Die flachen Metallteilchen werden in zwei oder mehr Schichten innerhalb der spezifischen Schicht mit hohem Brechungsindex laminiert, und es ist bevorzugt, dass die flachen Metallteilchen in drei oder mehr Schichten laminiert werden. Die Obergrenze ist nicht besonders beschränkt; die Obergrenze liegt jedoch bevorzugt bei 50 Schichten oder weniger.
Hier kann Laminierung in zwei oder mehr Schichten überprüft werden, indem eine Querschnittsscheibe produziert wird und der Laminierungszustand der flachen Metallteilchen in dieser Scheibe beobachtet wird. Insbesondere in einem Fall, in dem eine Querschnittsscheibenprobe der spezifischen Schicht mit hohem Brechungsindex unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls (FIB) oder dergleichen produziert wird und dies mit verschiedenen Mikroskopen (zum Beispiel TEM oder dergleichen) beobachtet wird, wird zum Zeitpunkt des Zeichnens von einhundert Linien in einem Intervall der durchschnittlichen Teilchengröße in einer Richtung senkrecht zu der Filmebene, in einem Fall, in dem 75 oder mehr Linien zwei oder mehr flache Metallteilchen kreuzen, definiert, dass die flachen Metallteilchen in zwei oder mehr Schichten laminiert sind.
In ähnlicher Weise wird in einem Fall, in dem 75 oder mehr Linien drei oder mehr flache Metallteilchen kreuzen, definiert, dass die flachen Metallteilchen in drei oder mehr Schichten laminiert sind. Dasselbe gilt im Folgenden auch für vier oder mehr Schichten.
- Anordnungszustand von flachen Metallteilchen -
Die flachen Metallteilchen sind in der Oberflächenrichtung der Schicht mit hohem Brechungsindex zufällig angeordnet.
Die zufällige Anordnung der flachen Metallteilchen in der Oberflächenrichtung der Schicht mit hohem Brechungsindex impliziert, dass die Teilchenkoordinaten in einer Richtung parallel zu der Oberfläche der Schicht mit hohem Brechungsindex zufällig sind. Zufälligkeit bedeutet hier, dass in dem Leistungsspektrum der Ortsfrequenz, die erhalten werden kann, indem die Teilchenkoordinaten in einer Richtung parallel zu der Schicht mit hohem Brechungsindex einer Fourier-Transformation unterzogen werden, kein anderer bedeutsamer Maximalpunkt als der Ursprungspunkt auftritt. Hier wird die als ein Ergebnis von Ausstoßung zwischen Teilchen auftretende Spitze der Ortsfrequenz 1/R (wobei R die durchschnittliche Teilchengröße repräsentiert) nicht als ein Maximalpunkt betrachtet.
Insbesondere in einem Fall, in dem eine Querschnittsprobe oder eine Querschnittsscheibenprobe der Schicht mit hohem Brechungsindex unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls (FIB) oder dergleichen produziert wird und dies mit verschiedenen Mikroskopen (ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) und dergleichen) beobachtet wird, werden für einhundert flache Metallteilchen die zentralen Koordinaten in der Oberflächenrichtung der Schicht mit hohem Brechungsindex und in einer Richtung parallel zu der oben genannten Richtung bestimmt und kann die Zufälligkeit aus dem Leistungsspektrum der Ortsfrequenz bewertet werden, die erhalten wird, indem diese Koordinaten einer Fourier-Transformation unterzogen werden.
- Plasmonenresonanz -
Es ist bevorzugt, dass die flachen Metallteilchen lokalisierte Oberflächenplasmonenresonanz aufweisen, es ist bevorzugter, dass die flachen Metallteilchen eine Plasmonenresonanz-Wellenlänge in dem Wellenlängenbereich von 0,5 µm bis 5 µm aufweisen, und es ist noch bevorzugter, dass die Teilchen eine Plasmonenresonanz-Wellenlänge in dem Wellenlängenbereich von 0,8 µm bis 5 µm aufweisen.
Da die flachen Metallteilchen lokalisierte Oberflächenplasmonenresonanz aufweisen, tritt zum Beispiel Absorption von sichtbarem Licht (Licht mit einem Wellenlängenbereich von 400 nm oder mehr und weniger als 780 nm) auf, und somit ist es auch möglich, die Durchlässigkeit für sichtbares Licht zu verringern.
Die Plasmonenresonanz-Wellenlänge der flachen Metallteilchen kann mittels des Materials für die flachen Metallteilchen und des Brechungsindex des Bindemittels, der im Folgenden beschrieben wird, angepasst werden.
Die Plasmonenresonanz-Wellenlänge wird gemessen, indem der spektrale Reflexionsgrad mit einem Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometer (FTIR) oder einem Spektrophotometer berechnet wird und der Maximalpunkt des spektralen Reflexionsgrads berechnet wird. In dem Fall, dass die Plasmonenresonanz-Wellenlänge bei 0,8 µm bis 2,5 µm liegt, ist die Verwendung eines Spektrophotometers bevorzugt, und in dem Fall, dass die Plasmonenresonanz-Wellenlänge bei 2,5 µm bis 5,0 µm liegt, ist die Verwendung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometers bevorzugt.
- Verfahren zum Synthetisieren von flachen Metallteilchen -
Das Verfahren zum Synthetisieren der flachen Metallteilchen ist nicht besonders beschränkt und kann je nach Zweck geeignet ausgewählt werden, und zum Beispiel können Flüssigphasenverfahren wie ein chemisches Reduktionsverfahren, ein photochemisches Reduktionsverfahren und ein elektrochemisches Reduktionsverfahren als Verfahren genannt werden, mit denen flache Metallteilchen (besonders flache Metallteilchen mit einer polygonalen Form wie einer hexagonalen Form oder einer höher polygonalen Form oder einer Kreisform) synthetisiert werden können. Unter diesen sind unter dem Gesichtspunkt der Kontrollierbarkeit von Form und Größe besonders Flüssigphasenverfahren wie ein chemisches Reduktionsverfahren und ein photochemisches Reduktionsverfahren bevorzugt. Nachdem sechsecks- bis dreiecksförmige flache Metallteilchen synthetisiert worden sind, können sechsecksförmige oder kreisförmige flache Metallteilchen erhalten werden, indem zum Beispiel eine Ätzbehandlung unter Verwendung einer lösenden Spezies, die Silber löst, wie Salpetersäure oder Natriumsulfit, oder eine Alterungsbehandlung durch Erwärmen oder ähnliches durchgeführt wird, wodurch die Ecken der sechsecks- bis dreiecksförmigen flachen Metallteilchen abgestumpft werden können.
In Bezug auf das Verfahren zum Synthetisieren der flachen Metallteilchen können darüber hinaus Impfkristalle im Voraus an der Oberfläche der reflektierenden Schicht, die nachstehend beschrieben wird, fixiert werden, und dann können Kristalle von Metallteilchen (zum Beispiel Ag) in eine flache Form gezüchtet sein.
In der Schicht mit hohem Brechungsindex gemäß der vorliegenden Offenbarung können die flachen Metallteilchen einer weiteren Behandlung unterzogen werden, um den Teilchen gewünschte Eigenschaften zu verleihen. Beispiele der weiteren Behandlung schließen die Bildung einer Mantelschicht mit hohem Brechungsindex und die Zugabe von verschiedenen Zusatzstoffen wie eines Dispergiermittels und eines Antioxidationsmittels ein.
[Bindemittel]
Die Schicht mit hohem Brechungsindex gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält ein Bindemittel.
Das Bindemittel ist nicht besonders beschränkt; es ist jedoch bevorzugt, dass das Bindemittel ein Material ist, das flache Metallteilchen in einem dispergierten Zustand zurückhalten kann. Unter dem Gesichtspunkt von Produktivität ist es bevorzugt, dass das Bindemittel ein Material ist, das in einer flüssigen Phase einen Film bilden kann.
Es ist bevorzugt, dass das Bindemittel in der Metallteilchen beinhaltenden Schicht ein Polymer, einen Kautschuk oder eine durch ein Sol-Gel-Verfahren gebildete anorganische Substanz enthält, und es ist bevorzugt, dass das Bindemittel ein Polymer enthält.
Bevorzugte Beispiele des Polymers schließen zum Beispiel Polymere wie ein Polyolefinharz, ein cyclisches Polyolefinharz, ein Polyvinylacetalharz, ein Polyvinylalkoholharz, ein Polyvinylbutyralharz, ein Polyacrylatharz, ein Polymethylmethacrylatharz, ein Polycarbonatharz, ein Polyvinylchloridharz, ein (gesättigtes) Polyesterharz, ein Polyurethanharz und ein natürliches Polymer wie Gelatine und Cellulose ein.
Unter ihnen ist es unter dem Gesichtspunkt von Transparenz für Infrarotlicht bevorzugt, dass das Hauptpolymer ein Polyolefinharz oder ein cyclisches Polyolefinharz ist.
In Bezug auf das Polymer kann bevorzugt jedes handelsübliche Polymer verwendet werden, und Beispiele schließen Arrowbase (eingetragenes Warenzeichen), das ein modifiziertes Polyolefinharz ist, das von Unitika Ltd. hergestellt wird; CHEMIPEART, (eingetragenes Warenzeichen), das eine wässrige Dispersion eines Polyolefins ist, das von Mitsui Chemicals, Inc. hergestellt wird; HARDLEN (eingetragenes Warenzeichen), das ein modifiziertes Polyolefinharz ist, das von Toyobo Co., Ltd. hergestellt wird; und HIGH-TECH (eingetragene Marke), das von Toho Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt wird, ein.
In der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff „Hauptpolymer“ eine Polymerkomponente, die 50 Masse-% oder mehr der in der Schicht mit hohem Brechungsindex enthaltenen Polymere einnimmt.
In Bezug auf den Kautschuk können bekannte Kautschuke verwendet werden; unter dem Gesichtspunkt von Durchlässigkeit für Infrarotlicht ist es jedoch bevorzugt, Nitrilkautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Butylkautschuk oder dergleichen zu verwenden.
In Bezug auf die anorganische Substanz, die durch ein Sol-Gel-Verfahren gebildet wird, können bekannte Substanzen verwendet werden. Beispiele für ein solches Material schließen Oxide wie Siliciumdioxid und Titanoxid; sowie Fluoride wie Magnesiumfluorid ein.
Es ist bevorzugt, dass das Bindemittel gemäß der vorliegenden Offenbarung für Infrarotlicht transparent ist. Gemäß der vorliegenden Offenbarung bedeutet „transparent für Infrarotlicht“, dass die Durchlässigkeit für Infrarotlicht bei einer beliebigen Wellenlänge in dem Bereich von 8 µm bis 13 µm 20% oder höher, bevorzugt 30% oder höher und bevorzugter 50% oder höher ist. Die Obergrenze der Durchlässigkeit ist nicht besonders beschränkt, und die Durchlässigkeit kann 100% oder niedriger sein. Die Durchlässigkeit wird unter Verwendung des spektralen Reflexionsgrads mit einem Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometer (FTIR) oder einem Spektrophotometer gemessen.
- Brechungsindex -
Der Brechungsindex des für die vorliegende Offenbarung verwendeten Bindemittels ist bevorzugt 1,3 oder höher, bevorzugter 1,4 oder höher und noch bevorzugter 1,5 oder höher. In einem Fall, in dem der Brechungsindex des Bindemittels in dem oben beschriebenen Bereich liegt, kann der Brechungsindex der Schicht mit hohem Brechungsindex weiter erhöht werden.
Der Brechungsindex des Bindemittels wird durch Messen des spektralen Reflexionsgrads und der spektralen Durchlässigkeit mit einem Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometer (FTIR) und Berechnen des Brechungsindex auf der Grundlage der Mehrfachreflexionstheorie und der Fresnel-Interferenztheorie bestimmt.
- Gehaltsanteil -
Es ist bevorzugt, dass die Schicht mit hohem Brechungsindex gemäß der vorliegenden Offenbarung das Bindemittel in einer Menge von 10 Vol.-% bis 70 Vol.-%, bevorzugter in einer Menge von 15 Vol.-% bis 70 Vol.-% und noch bevorzugter in einer Menge von 25 Vol.-% bis 60 Vol.-% beinhaltet.
Der Gehaltsanteil des Bindemittels wird nach einem ähnlichen Verfahren wie für den Gehaltsanteil der flachen Metallteilchen berechnet.
[Andere Komponenten]
Die Schicht mit hohem Brechungsindex gemäß der vorliegenden Offenbarung kann zusätzlich zu den flachen Metallteilchen und dem Bindemittel andere Komponenten beinhalten. Beispiele der anderen Komponenten schließen Luft und bekannte Zusatzstoffe ein.
<Infrarotabsorbierende Schicht>
Das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung weist eine infrarotabsorbierende Schicht auf.
Die infrarotabsorbierende Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Schicht mit einer maximalen Absorptionswellenlänge mindestens in einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm.
Die Absorption bei der maximalen Absorptionswellenlänge beträgt bevorzugt 50% bis 100% und bevorzugter 70% bis 100%.
Die maximale Absorptionswellenlänge und die Absorption in der infrarotabsorbierenden Schicht können durch Messen des spektralen Reflexionsgrades und der spektralen Durchlässigkeit mit einem Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometer (FTIR) und Durchführen der Messung bei einer Wellenlänge in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm in Abständen von 0,1 µm bestimmt werden. Die Absorption wird als ein arithmetischer Durchschnittswert der Ergebnisse aus Messung von zufälligen 5 Punkten in der infrarotabsorbierenden Schicht erhalten.
Es ist bevorzugt, dass die infrarotabsorbierende Schicht in Kontakt mit der Schicht mit hohem Brechungsindex steht.
Ferner beträgt in der infrarotabsorbierenden Schicht die durchschnittliche Absorption in einem Wellenlängenbereich von 5 µm bis 8 µm und einem Wellenlängenbereich von 13 µm bis 25 µm bevorzugt 40% oder weniger. Die Untergrenze der durchschnittlichen Absorption ist nicht besonders beschränkt, und die durchschnittliche Absorption kann 0% oder mehr betragen.
[Dicke]
Die Dicke (Filmdicke) der infrarotabsorbierenden Schicht ist nicht besonders beschränkt, beträgt jedoch bevorzugt 1 µm bis 20 µm und bevorzugter 1 µm bis 10 µm.
In einem Fall, in dem die Dicke 1 µm oder mehr beträgt, kann ausreichende Absorption von Infrarotlicht erhalten werden.
In einem Fall, in dem die Dicke 20 µm oder weniger beträgt, ist die Durchlässigkeit von Infrarotlicht, das nicht das Infrarotlicht mit einer spezifischen Wellenlänge ist, hoch, und wird ein wellenlängenselektives absorbierendes Material mit ausgezeichneter wellenlängenselektiver Absorptionsfähigkeit leicht erhalten.
<Teilchen>
Die infrarotabsorbierende Schicht beinhaltet bevorzugt Teilchen mit einer maximalen Absorptionswellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm.
Die Teilchen weisen bevorzugt ein Reststrahlen-Band, das sich aus Phononenschwingung ergibt, in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm auf.
Das Reststrahlen-Band ist ein Wellenlängenbereich zwischen longitudinalen optischen (LO) Phononen und transversalen optischen (TO) Phononen, und es ist bekannt, dass in diesem Wellenlängenbereich im Falle eines Massenmaterials Reflexion auftritt und im Falle eines Teilchenmaterials Absorption auftritt.
[Material von Teilchen]
Ferner sind die Teilchen bevorzugt anorganische Teilchen. Unter den anorganischen Teilchen sind Teilchen aus Materialien wie Carbiden, Nitriden und Oxiden unter dem Gesichtspunkt von Teilchenstabilität bevorzugt.
Ferner enthalten die Teilchen in der vorliegenden Offenbarung bevorzugt Siliciumcarbid (SiC) -Teilchen, Siliciumnitrid (SiN) -Teilchen, Siliciumoxid (SiO₂) -Teilchen oder Bornitrid (BN) -Teilchen und bevorzugter SiO₂-Teilchen, SiC-Teilchen oder SiN-Teilchen.
Hier weist SiC ein Reststrahlen-Band in einem Bereich von 10 µm bis 13 µm auf, weist Siliciumnitrid ein Reststrahlen-Band in einem Bereich von 10 µm bis 13 µm auf, weist Siliciumoxid ein Reststrahlen-Band in einem Bereich von 8 µm bis 10 µm auf und weist BN ein Reststrahlen-Band in einem Bereich von 8 µm bis 10 µm auf.
[Teilchenform und Teilchengröße]
Die Form der Teilchen ist nicht besonders beschränkt und kann je nach Anwendung kugelförmig, elliptisch, flach oder nadelförmig sein.
Der volumendurchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen beträgt 50 nm bis 2.000 nm und bevorzugter 100 nm bis 1.000 nm.
In einem Fall, in dem der volumendurchschnittliche Teilchendurchmesser 50 nm oder mehr beträgt, werden der Einfluss von Oberflächendefekten, Adsorption von Molekülen auf der Oberfläche und dergleichen unterdrückt, und somit ist die wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit tendenziell ausgezeichnet. Darüber hinaus ist in einem Fall, in dem der volumendurchschnittliche Teilchendurchmesser 2.000 nm oder weniger beträgt, die Streuung von Licht von 8 µm bis 13 µm aufgrund von Teilchen klein, und somit ist die wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit tendenziell ausgezeichnet.
Der volumendurchschnittliche Teilchendurchmesser wird mit einem Laserstreuungsverfahren unter Verwendung eines Messgeräts für Teilchengrößenverteilung durch Laserstreubeugung gemessen.
[Volumengehaltsanteil von Teilchen]
Der Volumengehaltsanteil der Teilchen beträgt bevorzugt 1 Vol.-% bis 50 Vol.-% und bevorzugter 3 Vol.-% bis 20 Vol.-%, in Bezug auf die gesamte infrarotabsorbierende Schicht.
In einem Fall, in dem der Volumengehaltsanteil 1% oder mehr beträgt, ist die Absorption in Bezug auf Licht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm tendenziell hoch. Ferner tritt in einem Fall, in dem der Volumengehaltsanteil 50% oder weniger beträgt, die Reflexion von Licht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm kaum auf und wird die wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit tendenziell verbessert.
In der vorliegenden Offenbarung wird der Volumengehaltsanteil berechnet, indem ein Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der infrarotabsorbierenden Schicht durch eine fokussierte Ionenstrahl (FIB)-Verarbeitung oder dergleichen produziert und der Querschnitt mit einem TEM beobachtet wird.
[Bindemittel]
Es ist bevorzugt, dass die infrarotabsorbierende Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Bindemittel beinhaltet.
Als das Bindemittel kann das gleiche Bindemittel wie das Bindemittel in der oben beschriebenen Schicht mit hohem Brechungsindex verwendet werden, und eine bevorzugte Ausführungsform ist ebenfalls die gleiche.
Unter dem Gesichtspunkt von Wärmebeständigkeit und dergleichen ist es bevorzugt, dass das Bindemittel, das in der infrarotabsorbierenden Schicht beinhaltet ist, und das Bindemittel, das in der Schicht mit hohem Brechungsindex beinhaltet ist, eine Kombination sind, die eine enge Expansionseigenschaft in Bezug auf Temperaturänderung aufweist.
Ferner wird unter dem Gesichtspunkt von Biegefestigkeit eine Kombination mit einem ähnlichen Elastizitätsmodul bevorzugt.
[Andere Komponenten]
Die infrarotabsorbierende Schicht in der vorliegenden Offenbarung kann zusätzlich zu den Teilchen und dem Bindemittel andere Komponenten beinhalten, um gewünschte Eigenschaften zu vermitteln. Beispiele anderer Komponenten schließen bekannte Zusatzstoffe wie Luft, ein Dispergiermittel und ein Antioxidationsmittel ein.
<Reflektierende Schicht>
Das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung weist eine reflektierende Schicht auf.
In der vorliegenden Offenbarung ist die reflektierende Schicht eine Schicht, die mindestens Infrarotlicht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm reflektiert, und der Reflexionsgrad für Infrarotlicht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm beträgt bevorzugt 50% bis 100%.
Der Reflexionsgrad in der reflektierenden Schicht kann bestimmt werden, indem der spektrale Reflexionsgrad und die spektrale Durchlässigkeit mit einem Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometer (FTIR) gemessen werden und der arithmetische Durchschnittswert der Ergebnisse berechnet wird, die durch Durchführen der Messung bei einer Wellenlänge in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm in Abständen von 1 µm erhalten werden.
Es ist bevorzugt, dass die reflektierende Schicht in Kontakt mit der Schicht mit hohem Brechungsindex steht.
Die reflektierende Schicht ist bevorzugt eine Bragg-Spiegelschicht oder eine Metallschicht und bevorzugter eine Metallschicht.
In Bezug auf die Bragg-Spiegelschicht wird ein Bragg-Spiegel, bei dem dielektrische Schichten laminiert sind, und insbesondere beispielsweise ein bekannter Bragg-Spiegel, der durch abwechselndes Laminieren einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex und einer Schicht mit hohem Brechungsindex oder dergleichen erhalten wird, verwendet.
Beispiele der Metallschicht schließen Schichten ein, die Metallmaterialien wie Aluminium, Silber, Gold, Kupfer, Platin, Chrom, Nickel, Wolfram und Titan beinhalten, und es ist bevorzugt, dass die Metallschicht Aluminium, Silber, Gold oder Kupfer beinhaltet.
Die Filmdicke der reflektierenden Schicht beträgt bevorzugt 3 nm oder mehr, um eine Reflexion an der Schnittstelle mit der Schicht mit hohem Brechungsindex zu verursachen, und es ist besonders bevorzugt, eine Filmdicke von 10 nm oder mehr aufzuweisen. Die Obergrenze der Filmdicke ist nicht besonders beschränkt, und die Obergrenze kann zum Beispiel 1 mm oder weniger betragen.
Das Verfahren zum Produzieren der reflektierenden Schicht ist nicht besonders beschränkt und kann unter den Produktionsverfahren von bekannten Flüssigphasenverfahren und Gasphasenverfahren ausgewählt werden. Vor allem ist es bevorzugt, die reflektierende Schicht mit einem Gasphasenverfahren zu produzieren, das an der Schnittstelle mit der Schicht mit hohem Brechungsindex starke Reflexion mit hoher Qualität verursachen kann. Beispiele des Produktionsverfahrens gemäß einem solchen Gasphasenverfahren schließen ein Bedampfungsverfahren und ein Sputterverfahren ein.
<Basismaterial>
Ferner weist das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Basismaterial auf der reflektierenden Schicht gegenüber der Schicht mit hohem Brechungsindex auf.
Das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ferner ein Basismaterial auf der infrarotabsorbierenden Schicht gegenüber der Schicht mit hohem Brechungsindex aufweisen.
Das Basismaterial ist nicht besonders beschränkt; es ist jedoch bevorzugt, ein Basismaterial mit einer hohen Durchlässigkeit in Bezug auf Infrarotlicht zu verwenden.
In Bezug auf das Basismaterial mit hoher Durchlässigkeit für Infrarotlicht kann beispielsweise ein Basismaterial mit einer Durchlässigkeit für Infrarotlicht mit einer beliebigen Wellenlänge in dem Bereich von 8 µm bis 13 µm von 50% oder höher genannt werden.
Beispiele für das Basismaterial mit hoher Durchlässigkeit für Infrarotlicht enthalten als anorganische Materialien Silicium, Germanium, Chalkogenidglas, Quarzglas, Saphir, Calciumfluorid, Bariumfluorid, Magnesiumfluorid, Zinkselenid, Zinksulfid und Diamant.
Insbesondere ist es bevorzugt, Silicium, Germanium, Chalkogenidglas, Quarzglas oder dergleichen zu verwenden, die alle hohe Durchlässigkeit für Infrarotlicht und ausgezeichnete Umweltbeständigkeit aufweisen.
Beispiele für das Basismaterial mit hoher Durchlässigkeit für Infrarotlicht enthalten als organische Materialien Filme, die aus Harzen auf Polyolefinbasis wie einem Harz auf Polyolefinbasis, einem Harz auf cyclischer Polyolefinbasis, Poly(4-methylpenten-1) und Polybuten-1; Harzen auf Polyesterbasis wie Polyethylenterephthalat und Polyethylennaphthalat; einem Harz auf Polycarbonatbasis, einem Harz auf Polyvinylchloridbasis, einem Harz auf Polyphenylensulfidbasis, einem Harz auf Polyethersulfonbasis, einem Harz auf Polyethylensulfidbasis, einem Harz auf Polyphenylenetherbasis, einem Harz auf Styrolbasis, einem Acrylharz, einem Harz auf Polyamidbasis, einem Harz auf Polyimidbasis und Harzen auf Cellulosebasis wie Celluloseacetat gebildet sind, oder Laminatfilme davon. Unter diesen sind ein Harzfilm auf Polyolefinbasis und ein Harzfilm auf cyclischer Polyolefinbasis geeignet. Bevorzugt können auch spezifische, handelsübliche Filme verwendet werden, und beispielsweise können ARTON, hergestellt von JSR Corporation, ZEONEX, hergestellt von Zeon Corporation, und TOPAS, hergestellt von Polyplastics Co., Ltd., als spezifische Beispiele genannt werden.
<Andere Schichten>
Das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung kann andere Schichten aufweisen.
Beispiele für die anderen Schichten enthalten eine druckempfindliche Klebstoffschicht, eine Hartbeschichtungsschicht und eine Rückbeschichtungsschicht, wie in Absatz 0075 bis Absatz 0080 von JP2015-129909A beschrieben. Darüber hinaus enthalten Beispiele der anderen Schichten eine ultraviolettabsorbierende Schicht und eine Antifoulingschicht.
<Verfahren zum Produzieren eines wellenlängenselektiven absorbierenden Materials>
Das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise durch Bilden einer reflektierenden Schicht durch ein Gasphasenverfahren auf einem Basismaterial und Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex (vorzugsweise spezifischen Schicht mit hohem Brechungsindex) und einer infrarotabsorbierenden Schicht auf der reflektierenden Schicht durch ein Flüssigphasenverfahren produziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann beispielsweise ein Verfahren, das einen Schritt des Bildens einer reflektierenden Schicht auf einem Basismaterial (Bildungsschritt für reflektierende Schicht), einen Schritt des Auftragens einer Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex auf die reflektierende Schicht (Beschichtungsschritt für Schicht mit hohem Brechungsindex) und einen Schritt des Auftragens einer Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht (Beschichtungsschritt für infrarotabsorbierende Schicht) enthält, genannt werden.
Zusätzlich können bei Bedarf ferner ein Schritt des Trocknens der aufgetragenen Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex (Trocknungsschritt für Schicht mit hohem Brechungsindex) und ein Schritt des Trocknens der aufgetragenen Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht (Trocknungsschritt für infrarotabsorbierende Schicht) enthalten sein.
[Bildungsschritt für reflektierende Schicht]
In dem Bildungsschritt für reflektierende Schicht ist es bevorzugt, dass eine reflektierende Schicht auf einem Basismaterial gebildet wird.
Das Verfahren zum Bilden einer reflektierenden Schicht ist nicht besonders beschränkt und wird durch das oben erwähnte Flüssigphasenverfahren oder Gasphasenverfahren durchgeführt, und Beispiele enthalten ein Bedampfungsverfahren und ein Sputterverfahren.
[Beschichtungsschritt für Schicht mit hohem Brechungsindex]
Das Beschichtungsverfahren in dem Beschichtungsschritt ist nicht besonders beschränkt, und jedes bekannte Verfahren kann verwendet werden.
Beispiele für das Beschichtungsverfahren enthalten Verfahren des Auftragens mittels eines Schleuderbeschichters, eines Tauchbeschichters, eines Düsenbeschichters, eines Schlitzbeschichters, eines Stabbeschichters, eines Tiefdruckbeschichters und dergleichen; und Verfahren des Induzierens von Planarorientierung durch Verfahren wie einem Langmuir-Blodgett (LB) -Film-Verfahren, einem Selbstorganisationsverfahren und Sprühbeschichtung.
- Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex -
Es ist bevorzugt, dass die Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex die flachen Metallteilchen und das Bindemittel enthält und ferner bekannte Lösungsmittel, bekannte Zusatzstoffe und dergleichen enthalten kann.
Es ist bevorzugt, dass die flachen Metallteilchen in der Beschichtungsflüssigkeit dispergiert sind.
Die Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex kann einen Rohstoff des Bindemittels enthalten. Beispiele für den Rohstoff des Bindemittels enthalten eine polymerisierbare Verbindung und einen Polymerisationsinitiator, und insbesondere durch Enthalten einer polymerisierbaren Verbindung und eines Photopolymerisationsinitiators kann eine Schicht mit hohem Brechungsindex durch Belichtung musterweise gebildet werden.
In einem Fall, in dem die Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex den oben beschriebenen Rohstoff des Bindemittels enthält, ist es bevorzugt, dass das Verfahren zum Produzieren der Schicht mit hohem Brechungsindex gemäß der vorliegenden Offenbarung ferner einen Schritt des Bildens eines Bindemittels enthält.
In dem Schritt des Bildens eines Bindemittels wird beispielsweise ein Verfahren des Härtens mindestens eines Abschnitts der aufgetragenen Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex mittels eines beliebigen bekannten Verfahrens wie Belichtung oder Erwärmen angewendet.
[Beschichtungsschritt für infrarotabsorbierende Schicht]
Das Beschichtungsverfahren in dem Beschichtungsschritt ist nicht besonders beschränkt, und jedes bekannte Verfahren kann verwendet werden.
Beispiele für das Beschichtungsverfahren enthalten Verfahren des Auftragens mittels eines Schleuderbeschichters, eines Tauchbeschichters, eines Düsenbeschichters, eines Schlitzbeschichters, eines Stabbeschichters, eines Tiefdruckbeschichters und dergleichen; und Verfahren des Induzierens von Planarorientierung durch Verfahren wie einem Langmuir-Blodgett (LB) -Film-Verfahren, einem Selbstorganisationsverfahren und Sprühbeschichtung.
- Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht -
Es ist bevorzugt, dass die Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht die Teilchen und das Bindemittel enthält und ferner bekannte Lösungsmittel, bekannte Zusatzstoffe und dergleichen enthalten kann.
Es ist bevorzugt, dass die Teilchen in der Beschichtungsflüssigkeit dispergiert sind.
Die Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht kann einen Rohstoff des Bindemittels enthalten. Beispiele für den Rohstoff des Bindemittels enthalten eine polymerisierbare Verbindung und einen Polymerisationsinitiator, und insbesondere durch Enthalten einer polymerisierbaren Verbindung und eines Photopolymerisationsinitiators kann eine infrarotabsorbierende Schicht durch Belichtung musterweise gebildet werden.
In einem Fall, in dem die Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht den oben beschriebenen Rohstoff des Bindemittels enthält, ist es bevorzugt, dass das Verfahren zum Produzieren der infrarotabsorbierenden Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung ferner einen Schritt des Bildens eines Bindemittels enthält.
In dem Schritt des Bildens eines Bindemittels wird beispielsweise ein Verfahren des Härtens mindestens eines Abschnitts der aufgetragenen Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht mittels eines beliebigen bekannten Verfahrens wie Belichtung oder Erwärmen angewendet.
[Trocknungsschritt für Schicht mit hohem Brechungsindex und Trocknungsschritt für infrarotabsorbierende Schicht]
In Bezug auf den Trocknungsschritt für Schicht mit hohem Brechungsindex und den Trocknungsschritt für infrarotabsorbierende Schicht wird jedes bekannte Trocknungsverfahren ohne besondere Einschränkungen verwendet. Beispielsweise kann erwärmte Trocknung bei normalem Druck oder unter reduziertem Druck und natürliche Trocknung verwendet werden. Das Erwärmungsverfahren für das erwärmten Trocknen ist nicht besonders beschränkt, und beispielsweise kann ein Verfahren des Erwärmens unter Verwendung einer Vorrichtung wie einer Heizplatte oder eines Ofens verwendet werden.
Der Trocknungsschritt für Schicht mit hohem Brechungsindex und der Trocknungsschritt für infrarotabsorbierende Schicht können als separate Schritte nach Beschichten jeder Schicht durchgeführt werden oder durch einmaliges Trocknen nach Abschluss von Beschichtung sowohl der Schicht mit hohem Brechungsindex als auch der infrarotabsorbierenden Schicht durchgeführt werden.
(Infrarotsensor)
Es ist bevorzugt, dass der Infrarotsensor gemäß der vorliegenden Offenbarung das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält.
In Bezug auf den Infrarotsensor kann beispielsweise ein Sensor, der ein Festkörper-Bildaufnahmeelement und das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält, genannt werden.
Beispiele für Festkörper-Bildaufnahmeelemente enthalten eine Infrarot-Fotodiode, ein Bolometer und eine Thermosäule.
(Wellenlängenselektive Lichtquelle)
Die wellenlängenselektive Lichtquelle gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Nach Kirchhoffschem Gesetz in Bezug auf Strahlungsenergie werden Absorption und Emissionsvermögen eines Objekts gleich. Das heißt, das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung kann als ein wellenlängenselektives infrarotstrahlendes Material für einen Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm verwendet werden.
Daher kann das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung auch als ein wellenlängenselektives infrarotstrahlendes Material verwendet werden und wird geeignet als ein Strahlungsmaterial für eine wellenlängenselektive Lichtquelle verwendet.
Zum Beispiel wird in Bezug auf das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem Fall, in dem das wellenlängenselektive absorbierende Material als eine wellenlängenselektive Lichtquelle verwendet wird, Abstrahlen der Wellenlänge, die dem Absorptionspeak des zu erwärmenden Objekts entspricht, realisiert.
(Strahlungskühlsystem)
Das Strahlungskühlsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Gemäß dem Strahlungskühlsystem wird ein zu kühlendes Objekt, das in dem Inneren beherbergt ist, unter Ausnutzung eines Strahlungskühlungsphänomens gekühlt. Das heißt, die Strahlungskühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung weist einen Innenraum, der das zu kühlende Objekt beherbergt, auf. Beispielsweise bildet das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Abschnitt von Trennwänden zum Definieren des Innenraums und ist von dem Innenraum aus gesehen auf der Luftseite angeordnet.
In Bezug auf das Strahlungskühlsystem kann insbesondere beispielsweise das in A.P.Raman, et al., „Passive radiative cooling below ambient air temperature under direct sunlight", Nature, Vol.515, 540, 2014, beschriebene Strahlungskühlsystem genannt werden. Das wellenlängenselektive absorbierende Material gemäß der vorliegenden Offenbarung absorbiert Infrarotlicht in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm, der in den Wellenlängen, die als das Fenster der Atmosphäre bezeichnet werden, enthalten ist, und weist hohe wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit auf und wird somit in geeigneter Weise für ein Strahlungskühlsystem verwendet.
Beispiele
Nachstehend wird die vorliegende Offenbarung gemäß Beispielen detailliert beschrieben. Die Materialien, Verwendungsmengen, Verhältnisse, der Behandlungsinhalt, das Behandlungsverfahren und dergleichen, die in den folgenden Beispielen offenbart werden, können nach Bedarf modifiziert werden, solange der Zweck der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beibehalten wird. Daher ist der Schutzumfang der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht auf die nachstehend beschriebenen spezifischen Beispiele beschränkt. Währenddessen bedeuten in den vorliegenden Beispielen die Einheiten „Teile“ und „Prozent (%)“ „Massenteile“ und „Masse-%“, sofern nicht anders angegeben.
<Bewertung von wellenlängenselektivem absorbierendem Material>
[Produktion von Schicht mit hohem Brechungsindex]
- Herstellung von Dispersionsflüssigkeit A1 für flache Metallteilchen -
In einem Reaktionsgefäß aus NTKR-4 (hergestellt von Nippon Metal Industry Co., Ltd.) wurden 13 L ionenausgetauschtes Wasser gewogen, und während das ionenausgetauschte Wasser unter Verwendung einer Kammer, die mit einem Rührwerk ausgestattet war, das vier Propellerblätter aus NTKR-4 und vier Paddelblätter aus NTKR-4 aufwies, die an einer Welle aus SUS316L angebracht waren, gerührt wurde, wurden 1,0 L einer 10 g/L wässrigen Lösung von Trinatriumcitrat (Anhydrid) dazugegeben. Die Mischung wurde bei 35°C warm gehalten. 0,68 L einer 8,0 g/L wässrigen Lösung von Polystyrolsulfonat wurden dazugegeben, und 0,041 L einer wässrigen Lösung von Natriumborhydrid, präpariert auf 23 g/L unter Verwendung einer 0,04 mol/L wässrigen Lösung von Natriumhydroxid, wurden weiter dazugegeben. 13 L einer 0,10 g/L wässrigen Lösung von Silbernitrat wurden mit einer Rate von 5,0 L/min dazugegeben.
1,0 L einer 10 g/L wässrigen Lösung von Trinatriumcitrat (Anhydrid) und 11 L ionenausgetauschtes Wasser wurden dazugegeben, und 0,68 L einer 80 g/L wässrigen Lösung von Kaliumhydrochinonsulfat wurden weiter dazugegeben. Rühren wurde auf 800 Umdrehungen pro Minute (U/min) erhöht, 8,1 L einer 0,10 g/L wässrigen Lösung von Silbernitrat wurden mit einer Rate von 0,95 L/min dazugegeben, und dann wurde die Temperatur auf 30°C gesenkt.
8,0 L einer 44 g/L wässrigen Lösung von Methylhydrochinon wurden dazugegeben, und dann wurde die gesamte Menge einer wässrigen Gelatinelösung bei 40°C, die nachstehend beschrieben wird, dazugegeben. Die Rührgeschwindigkeit wurde auf 1.200 U/min erhöht, und die gesamte Menge einer gemischten Flüssigkeit eines weißen Niederschlags von Silbersulfit, die nachstehend beschrieben wird, wurde dazugegeben.
Zu dem Zeitpunkt, als die pH-Änderung der hergestellten Flüssigkeit aufhörte, wurden 5,0 L einer 1 mol/L wässrigen Lösung von NaOH mit einer Rate von 0,33 L/min zugegeben. Anschließend wurden 0,078 L von 70 g/L 1,2-Benzisothiazolin-3-on (gelöst durch Regulieren der wässrigen Lösung, um mit NaOH alkalisch zu werden) dazugegeben. Auf diese Weise wurde eine Dispersionsflüssigkeit A1 für flache Metallteilchen hergestellt.
- Herstellung von wässriger Gelatinelösung -
16,7 L ionenausgetauschtes Wasser wurden in einem Auflösungstank aus SUS316L gewogen. Während Rühren mit niedriger Geschwindigkeit mit einem Rührwerk aus SUS316L durchgeführt wurde, wurden 1,4 kg alkalibehandelte Rinderknochengelatine, die einer Deionisierungsbehandlung unterzogen worden war (GPC-Gewichtsmittel von Molekulargewicht 200.000), dazugegeben. Darüber hinaus wurden 0,91 kg alkalibehandelte Rinderknochengelatine (GPC-Gewichtsmittel von Molekulargewicht 21.000), die einer Deionisierungsbehandlung, einer Behandlung mit proteolytischen Enzymen und einer Oxidationsbehandlung unter Verwendung von Wasserstoffperoxid unterzogen worden war, dazugegeben. Anschließend wurde die Temperatur auf 40°C erhöht und Aufquellen und Auflösen von Gelatine wurde gleichzeitig durchgeführt, um Gelatine vollständig aufzulösen.
- Herstellung von gemischter Flüssigkeit aus weißem Niederschlag von Silbersulfit -
8,2 L ionenausgetauschtes Wasser wurden in einem Auflösungstank aus SUS316L gewogen und 8,2 L einer 100 g/L wässrigen Lösung von Silbernitrat wurden dazugegeben. Während Rühren mit hoher Geschwindigkeit mit einem Rührwerk aus SUS316L durchgeführt wurde, wurden in einer kurzen Zeitspanne 2,7 L einer 140 g/L wässrigen Lösung von Natriumsulfit zugegeben, und dadurch wurde eine gemischte Flüssigkeit einschließlich einem weißen Niederschlag von Silbersulfit hergestellt. Diese gemischte Flüssigkeit wurde unmittelbar vor Verwendung hergestellt.
- Herstellung von Dispersionsflüssigkeit B1 für flache Metallteilchen -
800 g der Dispersionsflüssigkeit A1 für flache Metallteilchen wurden in einem Zentrifugenröhrchen gesammelt und die Dispersionsflüssigkeit wurde unter Verwendung einer 1 mol/L wässrigen Lösung von Natriumhydroxid bei 25°C auf einen pH-Wert in dem Bereich von 9,2 ± 0,2 angepasst. Ein Zentrifugationsvorgang wurde unter Verwendung einer Zentrifuge (himac CR22GIII, hergestellt von Hitachi Koki Co., Ltd., Winkelrotor R9A) durch Einstellen bei 35°C auf 60 Minuten bei 9.000 U/min durchgeführt, und dann wurden 784 g eines Überstands verworfen. Eine 0,2 mmol/L wässrige Lösung von NaOH wurde zu flachen Plattenteilchen, die ausgefällt waren, gegeben, um eine Gesamtmenge von 400 g zu ergeben, die Mischung wurde manuell unter Verwendung eines Rührstabs gerührt und eine rohe Dispersionsflüssigkeit wurde erhalten. Eine rohe Dispersionsflüssigkeit mit einem Volumen, das 24 Zentrifugenröhrchen entspricht, wurde durch einen Vorgang ähnlich dem oben beschriebenen Vorgang hergestellt, um eine Gesamtmenge von 9.600 g zu ergeben, und die rohe Dispersionsflüssigkeit wurde in einen Tank aus SUS316L gegeben und gemischt. Darüber hinaus wurden 10 ml einer 10 g/L-Lösung (verdünnt mit einer gemischten Flüssigkeit aus Methanol:ionenausgetauschtem Wasser = 1:1 (Volumenverhältnis)) von Pluronic 31R1 (hergestellt von BASF SE) dazugegeben. Die rohe Dispersionsflüssigkeitsmischung in dem Tank wurde 120 Minuten lang bei 9.000 U/min chargenweiser Dispergierbehandlung unter Verwendung von AUTO MIXER Model 20, hergestellt von Primix Corporation (Rühreinheit war HOMOMIXER-MARKII), unterzogen. Die Flüssigkeitstemperatur während des Dispergierens wurde bei 50°C aufrechterhalten. 800 g der so erhaltenen Dispersionsflüssigkeit wurden erneut in einem Zentrifugenröhrchen gesammelt, und ein Zentrifugationsvorgang wurde unter Verwendung einer Zentrifuge (himac CR22GIII, hergestellt von Hitachi Koki Co., Ltd., Winkelrotor R9A) durch Einstellen bei 35°C auf 60 Minuten bei 9.000 U/min durchgeführt, und dann wurden 760 g des Überstands verworfen. Eine 0,2 mmol/L wässrige Lösung von Natriumhydroxid wurde zu flachen Plattenteilchen, die ausgefällt waren, gegeben, um eine Gesamtmenge von 800 g zu ergeben, die Mischung wurde manuell unter Verwendung eines Rührstabs gerührt und eine rohe Dispersionsflüssigkeit wurde erhalten. Eine rohe Dispersionsflüssigkeit mit einem Volumen, das 12 Zentrifugenröhrchen entspricht, wurde durch einen Vorgang ähnlich dem oben beschriebenen Vorgang hergestellt, um eine Gesamtmenge von 9.600 g zu ergeben, und die rohe Dispersionsflüssigkeit wurde in einen Tank aus SUS316L gegeben und gemischt. Darüber hinaus wurden 10 mL einer 10 g/L-Lösung (verdünnt mit einer gemischten Flüssigkeit aus Methanol:ionenausgetauschtem Wasser = 1:1 (Volumenverhältnis)) von Pluronic 31R1 (hergestellt von BASF SE) dazugegeben. Die rohe Dispersionsflüssigkeitsmischung in dem Tank wurde 120 Minuten lang bei 9.000 U/min chargenweiser Dispergierbehandlung unter Verwendung von AUTO MIXER Model 20, hergestellt von Primix Corporation (Rühreinheit war HOMOMIXER-MARKII), unterzogen. Die Flüssigkeitstemperatur während des Dispergierens wurde bei 50°C aufrechterhalten. Nach Dispergieren wurde die Temperatur auf 25°C gesenkt, und dann wurde Single-Pass-Filtration unter Verwendung eines PROFILE II-Filters (hergestellt von Pall Corporation, Produkttyp MCY1001Y030H13) durchgeführt.
Auf diese Weise wurde die Dispersionsflüssigkeit A1 für flache Metallteilchen einer Entsalzungsbehandlung und einer Redispergierbehandlung unterzogen, und somit wurde eine Dispersionsflüssigkeit B1 für flache Metallteilchen hergestellt. Die flachen Metallteilchen in der erhaltenen Dispersionsflüssigkeit B1 für flache Metallteilchen enthalten Silber.
- Herstellung von Dispersionsflüssigkeiten A2 und B2 für flache Metallteilchen -
Die Herstellung von Dispersionsflüssigkeiten A2 und B2 für flache Metallteilchen wurde auf die gleiche Weise wie die Herstellung von Dispersionsflüssigkeiten A1 und B1 für flache Metallteilchen durchgeführt, außer dass die Reaktionsbedingungen so geändert wurden, dass die durchschnittliche Dicke, die durchschnittliche Teilchengröße, das Seitenverhältnis und die Form die in der folgenden Tabelle beschriebenen Werte aufwiesen. [Tabelle 1]

Durchschnittliche Dicke Durchschnittliche Teilchengröße Seitenverhältnis Form

A1(B1) 8nm 120nm 15 Hexagonale Platte

A2(B2) 10nm 300nm 30 Hexagonale Platte
<Herstellung von Beschichtungsflüssigkeit C1 zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex>
Eine Beschichtungsflüssigkeit C1 zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex wurde mit dem in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzungsverhältnis der Materialien hergestellt. Die Werte in der Tabelle sind in Form von Massenteilen angegeben.

Hier wurden 2,78 L einer wässrigen Lösung von 0,1 Masse-% Chlorogoldsäure (hergestellt von FLUIFILM Wako Pure Chemical Corporation) zu 50 L der Beschichtungsflüssigkeit C1' gegeben, die Mischung wurde 4 Stunden lang bei 60°C gerührt und dies wurde als eine Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex C1 bestimmt. [Tabelle 2]

	Beschichtungsflüssigkeit C1'
Wässrige Lösung von Polyurethan: Hydran HW-350 (30 Masse-% Feststoffkonzentration, hergestellt von DIC Corporation	0,9
Tensid A: F Ripar 8780P (1 Masse-% Feststoffkonzentration, hergestellt von Lion Corporation)	2,4
Tensid B: Aronacty CL-95 (1 Masse-% Feststoffkonzentration, hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd.)	2,4
Tensid C: Natrium = 1,2-[Bis(3,3,4,4, 5, 5, 6,6, 6-nanofluorhexylcarbonyl)] ethansulfonat (2 Masse-% Feststoffkonzentration)	1,0
Dispersionsflüssigkeit B1 für flache Metallteilchen	84,7
Wasser	8,6

<Herstellung von Beschichtungsflüssigkeit C2 zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex>
Herstellung der Beschichtungsflüssigkeit C2 zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex wurde auf die gleiche Weise wie die Herstellung der Beschichtungsflüssigkeit C1 zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Dispersionsflüssigkeit B2 für flache Metallteilchen anstelle der Dispersionsflüssigkeit B1 für flache Metallteilchen verwendet wurde.
<Herstellung von Beschichtungsflüssigkeit D1 zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht>
Die Beschichtungsflüssigkeit D1 zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht wurde durch Mischen von 1,5 Massenteilen Siliciumcarbidteilchen (α-SiC2500N), hergestellt von TOMOE Engineering Co., Ltd., und 20 Massenteilen Arrowbase (SD-1200), das ein von Unitika Ltd. hergestelltes modifiziertes Polyolefinharz ist, hergestellt. Die Siliciumcarbidteilchen weisen eine Teilchengröße von 600 nm und eine kugelförmige Form auf.
<Herstellung von Beschichtungsflüssigkeit D2 zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht>
Die Beschichtungsflüssigkeit D2 zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht wurde durch Mischen von 1,5 Massenteilen Siliciumdioxidteilchen (NP-SIO2-1K), hergestellt von EM Japan Co., LTD., und 20 Massenteilen Arrowbase (SD-1200), das ein von Unitika Ltd. hergestelltes modifiziertes Polyolefinharz ist, hergestellt. Die Siliciumdioxidteilchen weisen eine Teilchengröße von 400 nm und eine kugelförmige Form auf.
<Herstellung von Beschichtungsflüssigkeit D3 zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht>
Die Beschichtungsflüssigkeit D3 zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht wurde durch Mischen von 1,5 Massenteilen Siliciumnitridteilchen (NP-SI3N4-2-100), hergestellt von EM Japan Co., LTD., und 20 Massenteilen Arrowbase (SD-1200), das ein von Unitika Ltd. hergestelltes modifiziertes Polyolefinharz ist, hergestellt. Die Siliciumnitridteilchen weisen eine Teilchengröße von 800 nm und eine kugelförmige Form auf.
<Herstellung von Beschichtungsflüssigkeit D4 zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht>
Die Beschichtungsflüssigkeit D4 zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht wurde durch Mischen von 1,5 Massenteilen Titanoxidteilchen (NP-TIO2-13), hergestellt von EM Japan Co., LTD., und 20 Massenteilen Arrowbase (SD-1200), das ein von Unitika Ltd. hergestelltes modifiziertes Polyolefinharz ist, hergestellt. Die Titanoxidteilchen weisen eine Teilchengröße von 300 nm und eine kugelförmige Form auf.
<Produktion von wellenlängenselektivem absorbierendem Material E1>
Auf einem 3-Zoll-Siliciumwafer mit einer Dicke von 0,28 mm wurde Silber mit einer Dicke von 200 nm unter Verwendung einer Elektronenstrahl-Bedampfungsvorrichtung, EBX-8C, hergestellt von Ulvac Techno, Ltd., bedampft. Als nächstes wurde auf dem so bedampften Silberfilm (reflektierende Schicht) Schleuderbeschichtung der Beschichtungsflüssigkeit C1 zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex bei einer Drehzahl von 500 U/min unter Verwendung eines von Mikasa Co., Ltd. hergestellten Schleuderbeschichters durchgeführt. Anschließend wurde das Resultierende eine Minute lang auf einer Heizplatte bei 110°C erwärmt, getrocknet und verfestigt. Das oben beschriebene Verfahren wurde wiederholt, bis die Filmdicke 450 nm erreichte.
Danach wurde Schleuderbeschichtung der Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht D1 bei einer Drehzahl von 1.000 U/min unter Verwendung eines von Mikasa Co., Ltd. hergestellten Schleuderbeschichters durchgeführt. Anschließend wurde das Resultierende eine Minute lang auf einer Heizplatte bei 110°C erwärmt, getrocknet und verfestigt.
<Herstellung von wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien E2 bis E4 und vergleichenden wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien E1 bis E5>
Wellenlängenselektive absorbierende Materialien E2 bis E4 und vergleichende wellenlängenselektive absorbierende Materialien E1 bis E5 wurden auf die gleiche Weise wie das Produktionsverfahren für das wellenlängenselektive absorbierende Material E1 produziert, außer dass die Art von Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer Schicht mit hohem Brechungsindex, die Art von Beschichtungsflüssigkeit zum Bilden einer infrarotabsorbierenden Schicht und die Filmdicke der Schicht mit hohem Brechungsindex wie in Tabelle 3 unten beschrieben geändert wurden.

In dem vergleichenden wellenlängenselektiven absorbierenden Material E4 wurde keine infrarotabsorbierende Schicht gebildet und in dem vergleichenden wellenlängenselektiven absorbierenden Material E5 wurde keine Schicht mit hohem Brechungsindex gebildet. [Tabelle 3]

Wellenlängen-sel ektives absorbierendes Material	Reflektierende Schicht	Schicht mit hohem Brechungsindex				Infrarotabsorbierende Schicht
Wellenlängen-sel ektives absorbierendes Material	Reflektierende Schicht	Beschichtungsflü ssigkeit	Film-dic ke	Brechungs-ind ex	n × d	Beschichtungs-flüs sigkeit	Film-dick e	Volumengehalts-ant eil von Teilchen	Maximale Absorptions-well enlänge	Teil-che nTyp
E1	Silber	C1	450nm	4,8	2160	D1	2500nm	11%	11µm	SiC
E2	Silber	C2	240 nm	9,5	2280	D1	2500nm	11%	11µm	SiC
E3	Silber	C2	270nm	9,5	2565	D2	2500nm	12%	9µm	SiO₂
E4	Silber	C2	240 nm	9,5	2280	D3	2500nm	10%	11µm	SiN
E1 zum Vergleich	Silber	C2	100nm	9,5	950	D1	2500nm	11%	11µm	SiC
E2 zum Vergleich	Silber	C2	600nm	9,5	5700	D1	2500nm	11%	11µm	SiC
E3 zum Vergleich	Silber	C2	240 nm	9,5	2280	D4	2500nm	8%	16µm	TiO₂
E4 zum Vergleich	Silber	C2	240 nm	9,5	2280
E5 zum Vergleich	Silber					D1	2500nm	11%	11µm	SiC

In Bezug auf die wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien E1 bis E4 und die vergleichenden wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien E1 bis E5 betrug der Teilchenneigungswinkel (Grad der Planarorientierung) der flachen Metallteilchen 0° bis 5° und betrug die Anzahl von Schichten laminierter flacher Metallteilchen 2 Schichten oder mehr und betrug der Volumenanteil der flachen Metallteilchen 30% oder mehr.
<Bewertung von wellenlängenselektiven Absorptionseigenschaften>
In jedem von Beispielen oder Vergleichsbeispielen wurde ein Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometer VIR-100, hergestellt von JASCO Corporation, verwendet und wurde eine Integrationskugeleinheit verwendet, um einen diffusen Infrarot-Reflexionsgrad R (%) und eine diffuse Infrarot-Durchlässigkeit T (%) der wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien E1 bis E4 oder der vergleichenden wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien E1 bis E5 in Bezug auf das von vorne einfallende Licht zu messen. Die Messung wurde in einer Umgebung mit Raumtemperatur (23°C) und relativer Luftfeuchtigkeit von 60% durchgeführt, und das Probenahmeintervall betrug 10 nm. Aus dem diffusen Infrarot-Reflexionsgrad und der so erhaltenen diffusen Infrarot-Durchlässigkeit wurde Infrarot-Absorption A gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet. $A = 100 - T - R$
4 ist ein Infrarot-Absorptionsspektrum des wellenlängenselektiven absorbierenden Materials E2, bei der die Vertikalachse die Infrarot-Absorption A und die Horizontalachse die Wellenlänge (nm) darstellt.
Die erhaltene Infrarot-Absorption wurde mit der Schwarzkörper-Strahlungsintensität bei Raumtemperatur (23°C) gewichtet, und der Mittelwert in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm wurde als die Absorption (A_8-13) in dem Wellenlängenbereich 8 µm bis 13 µm angegeben. Der Mittelwert in dem Wellenlängenbereich von 5 µm bis 8 µm und dem Wellenlängenbereich von 13 µm bis 25 µm wurde außer in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm als die Absorption (A_5-8, _13-25) angegeben.
In einem Fall, in dem A_8-13 70% oder mehr und A_5-8, _13-25 40% oder weniger betrug, wurde die wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit als gut bewertet (Bewertung A), und in einem Fall, in dem A_8-13 weniger als 70% oder/und A_5-8, _13-25 mehr als 40% betrug, wurde die wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit als schlecht bewertet (Bewertung B). Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
<Bewertung von Winkelabhängigkeit>
Ein Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometer VIR-100, hergestellt von JASCO Corporation, wurde verwendet und eine Integrationskugeleinheit wurde verwendet, um einen diffusen Infrarot-Reflexionsgrad R (%) und eine diffuse Infrarot-Durchlässigkeit T (%) der wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien in Beispielen E1 bis E5 in Bezug auf jeweils das von vorne einfallende Licht und das mit 45° einfallende Licht zu messen. Die Messung wurde in einer Umgebung mit Raumtemperatur (23°C) und relativer Luftfeuchtigkeit von 60% durchgeführt, und das Probenahmeintervall betrug 10 nm. Aus dem diffusen Infrarot-Reflexionsgrad und der so erhaltenen diffusen Infrarot-Durchlässigkeit wurde Infrarot-Absorption A gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet. $A = 100 - T - R$
In Bezug auf die Infrarot-Absorption wurde bezüglich des von vorne einfallenden Lichts und des mit 45° einfallenden Lichts die Winkelabhängigkeit in einem Fall als gering bewertet (Bewertung A), in dem der Unterschied in der maximalen Absorptionswellenlänge 500 nm oder weniger betrug und wurde die Winkelabhängigkeit in einem Fall als hoch bewertet (Bewertung B), in dem der Unterschied in der Absorptionspeak-Wellenlänge mehr als 500 nm betrug. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
<Bewertung von Rechtwinkligkeit>
Der durch den folgenden Ausdruck erhaltene Wert wurde als die Rechtwinkligkeit definiert, und die wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien E1 bis E4 und die vergleichenden wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien E1 bis E5 wurden bewertet. $Rechtwinkligkeit = (A_{8 - 13}) / (A_{5 - 8,13 - 25})$
Als A_8-13 und A_5-8, _13-25 wurden die Werte, die in oben beschriebener „Bewertung von wellenlängenselektiven Absorptionseigenschaften“ erhalten wurden, verwendet.

Je höher die Rechtwinkligkeit ist, desto rechteckiger ist das Spektrum. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. [Tabelle 4]

	Wellenlängenselektives absorbierendes Material	Bewertung
	Wellenlängenselektives absorbierendes Material	A_8-13	A_5-8, 13-25	Rechtwinkligkeit	Wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit	Winkelabhängigkeit
Beispiel 1	E1	90%	35%	2,57	A	A
Beispiel 2	E2	87%	22%	3,95	A	A
Beispiel 3	E3	92%	32%	2,88	A	A
Beispiel 4	E4	85%	30%	2,83	A	A
Vergleichsbeispiel 1	E1 zum Vergleich	62%	40%	1,55	B	A
Vergleichsbeispiel 2	E2 zum Vergleich	58%	44%	1,32	B	B
Vergleichsbeispiel 3	E3 zum Vergleich	55%	46%	1,20	B	A
Vergleichsbeispiel 4	E4 zum Vergleich	45%	26%	1,73	B	A
Vergleichsbeispiel 5	E5 zum Vergleich	51%	28%	1,82	B	A

Es wurde bestätigt, dass gute wellenlängenselektive Absorptionsfähigkeit in allen wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien E1 bis E4 im Vergleich zu den vergleichenden wellenlängenselektiven absorbierenden Materialien E1 bis E5 erhalten wird.
Es wurde auch bestätigt, dass alle wellenlängenselektive absorbierende Materialien E1 bis E4 gute Winkelabhängigkeit aufweisen.
Ferner wurde bestätigt, dass alle wellenlängenselektive absorbierende Materialien E1 bis E4 gute Rechtwinkligkeit aufweisen.
Wie oben beschrieben und in Beispielen gezeigt, wurde gemäß der vorliegenden Offenbarung bestätigt, dass ein wellenlängenselektives absorbierendes Material mit ausgezeichneter wellenlängenselektiver Absorptionsfähigkeit erhalten wird.
Die Offenbarung von JP2018-065524 A die am 29. März 2018 eingereicht wurde, ist hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen. Alle Veröffentlichungen, Patentanmeldungen und technischen Standards, die in dieser Spezifikation erwähnt werden, werden hier durch Bezugnahme im gleichen Umfang, wie in dem Fall, in dem jede Veröffentlichung, Patentanmeldung oder jeder technische Standard spezifisch und individuell zur Aufnahme in diese Spezifikation angegeben ist, aufgenommen.

Claims

Wellenlängenselektives absorbierendes Material, das in der folgenden Reihenfolge umfasst: ein Basismaterial; eine reflektierende Schicht (10); eine Schicht (12) mit hohem Brechungsindex, die einen Brechungsindex n von 3,0 oder mehr in Bezug auf Infrarotlicht mit einem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm aufweist, eine Dicke d von 30 nm bis 1000 nm aufweist und ein Bindemittel und flache Metallteilchen A beinhaltet; und eine infrarotabsorbierende Schicht (22) mit einer maximalen Absorptionswellenlänge in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm, wobei ein Produkt n × d des Brechungsindex n und der Dicke d mehr als 1000 nm und weniger als 4875 nm beträgt.
Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach Anspruch 1, wobei die infrarotabsorbierende Schicht (22) Teilchen B mit der maximalen Absorptionswellenlänge in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm beinhaltet.
Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach Anspruch 2, wobei die Teilchen B ein Reststrahlen-Band, das sich aus Phononenschwingungen ergibt, in dem Wellenlängenbereich von 8 µm bis 13 µm aufweisen.
Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Teilchen B SiO₂-Teilchen, SiC-Teilchen oder SiN-Teilchen enthalten.
Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Volumengehaltsanteil der Teilchen B 1 Vol.-% bis 50 Vol.-% in Bezug auf eine gesamte infrarotabsorbierende Schicht (22) beträgt.
Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Wert, der durch Dividieren einer durchschnittlichen Teilchengröße der flachen Metallteilchen A durch eine durchschnittliche Dicke der flachen Metallteilchen A erhalten wird, 5 oder mehr beträgt, Hauptebenen der flachen Metallteilchen A in einem Bereich von 0° bis 30° in Bezug auf eine Oberfläche der Schicht mit hohem Brechungsindex ebenenorientiert sind, ein Volumenbruchteil der flachen Metallteilchen A in der Schicht mit hohem Brechungsindex 30 Vol.-% oder mehr beträgt und die flachen Metallteilchen A in zwei oder mehr Schichten laminiert sind.
Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die flachen Metallteilchen A mindestens Silber beinhalten.
Wellenlängenselektives absorbierendes Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Form einer Hauptebene jedes flachen Metallteilchens A eine polygonale Form einer hexagonalen Form oder einer höher polygonalen Form oder eine Kreisform ist.
Infrarotsensor, umfassend: das wellenlängenselektive absorbierende Material nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Wellenlängenselektive Lichtquelle, umfassend: das wellenlängenselektive absorbierende Material nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Strahlungskühlsystem, umfassend: das wellenlängenselektive absorbierende Material nach einem der Ansprüche 1 bis 8.