DE112021003914T5

DE112021003914T5 - Lichtabsorbierender wärmeabschirmender film, lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes element, gegenstand und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE112021003914T5
Application number: DE112021003914.8T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Kotani; Hiroshi Saito
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2023-05-11
Also published as: CN116134346A; JPWO2022019264A1; GB2612240A; GB202301399D0; US20230161083A1; GB2612240B; WO2022019264A1

Abstract

Eine Metallschicht enthält ein vor- und rückspringend geformtes Objekt, wobei das vor- und rückspringend geformte Objekt dadurch gekennzeichnet ist, dass eine zweite vor- und rückspringende Struktur auf einer ersten vor- und rückspringenden Struktur angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film, ein lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element, einen Gegenstand und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren hat sich die Verwendung von wärmeabschirmenden Materialien zur Unterdrückung eines Temperaturanstiegs in den Innen- und Außenkomponenten von optischen Vorrichtungen, Raumfahrtvorrichtungen und Transportvorrichtungen ausgeweitet. Ein Material, das ein wärmeabschirmendes Material ist und auch Lichtabsorptionseigenschaften aufweist, kann Rauschen aufgrund von Streulicht reduzieren, wenn es in einem Objektivtubus oder für Blendenfilme einer Infrarotkamera verwendet wird, und ist weniger anfällig für einen Temperaturanstieg und weist eine hohe Maßstabilität auf. Aus diesem Grund ist ein Material erforderlich, das sowohl Lichtabsorptionseigenschaften als auch Wärmeabschirmungseigenschaften aufweist. Herkömmlicherweise ist als lichtabsorbierendes Material ein Material, das einer schwarzen, stromlosen Vernickelung unterzogen wird, als lichtabsorbierendes Material bekannt (zum Beispiel Nicht-Patentliteratur 1). In diesem Fall wird das lichtabsorbierende Material durch Oxidieren einer Nickelbeschichtung auf einer Oberfläche eines Objekts gebildet, um mikroskopische Unregelmäßigkeiten zu bilden und die Oberfläche zu schwärzen. Es wurde eine Technik offenbart, um ein Harz mit einer Oberfläche mit einer Mikrostruktur durch Spritzgießen unter Verwendung einer Gussform mit einer Metalloberfläche mit mikroskopischen Unregelmäßigkeiten herzustellen (zum Beispiel Patentliteratur 1).
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-261910
Nicht-Patentliteratur
NPL 1: „Black Electroless Nickel Plating", Journal of the Surface Finishing Society of Japan, Vol. 66, Nr. 11, 503-506, 2015
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Das schwarz gefärbte Material, das in der Nicht-Patentliteratur 1 offenbart ist, weist jedoch ein Problem auf, da es selbst im ferninfraroten Bereich eine große Strahlungsmenge emittiert und keine ausgezeichneten Wärmeabschirmungseigenschaften aufweist. Die Erfindung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, betrifft das Spritzgießen eines Harzes unter Verwendung einer Form und kann nicht die Bildung eines äußerst vielseitigen Metallfilms ermöglichen. Das Harz ist schwer für verschiedene Produkte als lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element zu verwenden und weist einen Nachteil bei der praktischen Verwendung auf.
Ein wärmeabschirmendes Material weist üblicherweise das Problem der Reflexionen einer Umgebungslichtquelle abhängig vom Aufnahmewinkel einer Wärmebildkamera auf, wodurch es schwierig wird, ein wärmeabschirmendes Objekt zu sehen (d. h. es gibt eine starke Reflexion (Blendung) von Licht, das von einer Lichtquelle emittiert wird).
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Probleme erstellt. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element bereitzustellen, das Eigenschaften der Absorption von sichtbarem und nahem Infrarotlicht und geringe Ferninfrarotstrahlung aufweist, die normalerweise inkompatibel sind, und das konfiguriert ist, die Reflexionen einer Umgebungslichtquelle zu reduzieren.
Lösung des Problems
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Metallschicht ein vor- und rückspringend geformtes Objekt, wobei das vor- und rückspringend geformte Objekt dadurch gekennzeichnet ist, dass eine zweite vor- und rückspringende Struktur auf einer ersten vor- und rückspringenden Struktur angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film eine Metallschicht, wobei die Metallschicht einen Basisabschnitt und einen vor- und rückspringend geformten Abschnitt enthält, der auf dem Basisabschnitt angeordnet ist, wobei der vor- und rückspringend geformte Abschnitt eine erste vor- und rückspringende Struktur, die mehrere vorspringende Abschnitte enthält, und eine zweite vor- und rückspringende Struktur enthält, die auf jedem der mehreren vorspringenden Abschnitte angeordnet ist, wobei die zweite vor- und rückspringende Struktur mehrere vorspringende Abschnitte enthält, sich der Basisabschnitt unter den mehreren vorspringenden Abschnitten erstreckt, die in der ersten vor- und rückspringenden Struktur enthalten sind, und Hauptkomponenten von Metallmaterialien des Basisabschnitts, der ersten vor- und rückspringenden Struktur und der zweiten vor- und rückspringenden Struktur identisch sind.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zur Herstellung eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films die Schritte des Bereitstellens einer Gussform, die eine vor- und rückspringende Form aufweist, und des Bildens einer Metallschicht auf der Gussform, auf welche die vor- und rückspringende Form übertragen wird, wobei die Gussform eine vor- und rückspringende Struktur aufweist, die mehrere rückspringende Abschnitte enthält, und die vor- und rückspringende Form mehrere rückspringende Abschnitte enthält, die auf einer Oberfläche jedes der mehreren rückspringenden Abschnitte angeordnet sind, die in der vor- und rückspringenden Struktur enthalten sind.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zur Herstellung eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films einen Schritt des Bereitstellens eines Substrats, das eine vor- und rückspringende Struktur aufweist, einen ersten Schritt des Bildens der vor- und rückspringenden Form eines Metalloxids auf dem Substrat und einen zweiten Schritt des Bildens einer Metallschicht auf der vor- und rückspringenden Form des Metalloxids.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film bereitzustellen, der ausgezeichnete Lichtabsorptions- und Wärmeabschirmungseigenschaften aufweist.
Figurenliste

1A ist eine schematische Ansicht, die einen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
1B ist eine schematische Ansicht, die einen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
1C ist eine schematische Ansicht, die einen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2A ist eine schematische Ansicht, die ein lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2B ist eine schematische Ansicht, die ein lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3A ist ein Prozessdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3B ist ein Prozessdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3C ist ein Prozessdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3D ist ein Prozessdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3E ist ein Prozessdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3F ist ein Prozessdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3G ist ein Prozessdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3H ist ein Prozessdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist eine elektronenmikroskopische Ansicht eines Querschnitts eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements, das in Beispiel 1 erhalten wurde.
5 ist eine elektronenmikroskopische Ansicht eines Querschnitts eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements, das in Beispiel 1 erhalten wurde.
6 stellt die Messergebnisse der Reflexionsgradspektren im Bereich des sichtbaren Lichts von lichtabsorbierenden Elementen dar, die in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurden.
7 stellt die Messergebnisse der Reflexionsgradspektren im Infrarotbereich von lichtabsorbierenden Elementen dar, die in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurden.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
Ein lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film gemäß einer Ausführungsform enthält ein feines vor- und rückspringend geformtes Objekt. Das feine vor- und rückspringend geformte Objekt weist eine hierarchische Struktur auf. Die hierarchische Struktur enthält eine erste vor- und rückspringende Struktur (erste Struktur) und eine zweite vor- und rückspringende Struktur (zweite Struktur). Der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß der Ausführungsform enthält eine Metallschicht. Die Metallschicht enthält einen Basisabschnitt, die erste vor- und rückspringende Struktur (erste Struktur) und die zweite vor- und rückspringende Struktur (zweite Struktur), wobei die erste vor- und rückspringende Struktur (erste Struktur) auf dem Basisabschnitt angeordnet ist und die zweite vor- und rückspringende Struktur (zweite Struktur) auf der ersten vor- und rückspringenden Struktur (erste Struktur) angeordnet ist. Das heißt, das feine vor- und rückspringend geformte Objekt, das in dem lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthalten ist, ist die Metallschicht. In dieser Beschreibung wird das feine vor- und rückspringend geformte Objekt auch einfach als das „vor- und rückspringend geformte Objekt“ bezeichnet.
Hochleitfähige Metalle, wie etwa Aluminium und Nickel, weisen geringe Ferninfrarotstrahlung und Wärmeabschirmungseigenschaften auf, zeigen jedoch keine Lichtabsorptionseigenschaften. Es ist bekannt, dass eine feine vor- und rückspringende Form mit einer Subwellenlängenstruktur, die kleiner als die Wellenlänge von sichtbarem Licht ist, eine Antireflexionswirkung aufweist, und es ist bekannt, dass sie ausgezeichnete Wellenlängenbandeigenschaften und Einfallswinkeleigenschaften aufgrund einer kontinuierlich variierenden räumlichen Belegung des Strukturabschnitts zeigt. Wenn ein Metall eine Oberfläche mit der feinen vor- und rückspringenden Form aufweist, werden Reflexionen von der Metalloberfläche in einem breiten Wellenlängenbereich von sichtbarem Licht reduziert, um den Reflexionsgrad im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts zu reduzieren. Die Oberfläche erscheint schwarz, und Lichtabsorptionseigenschaften werden gezeigt. Ein Metallelement, das eine feine vor- und rückspringende Struktur auf seiner Oberfläche aufweist, kann als sowohl Lichtabsorptions- als auch Wärmeabschirmungseigenschaften aufweisend betrachtet werden. Das lichtabsorbierende Material, das in NPL 1 offenbart ist, weist auf seiner Oberfläche eine feine vor- und rückspringende Form auf, die durch Oxidation einer Nickeloberfläche erhalten wird. Das lichtabsorbierende Material emittiert jedoch selbst im ferninfraroten Bereich (geringer Reflexionsgrad) eine große Strahlungsmenge und zeigt keine Wärmeabschirmungseigenschaften. Ferner weist ein wärmeabschirmendes Material bei der praktischen Verwendung das Problem der Reflexionen einer Umgebungslichtquelle abhängig vom Aufnahmewinkel einer Wärmebildkamera auf, wodurch es schwierig wird, ein wärmeabschirmendes Objekt zu sehen (d. h. es gibt eine starke Reflexion (Blendung) von Licht, das von einer Lichtquelle emittiert wird).
Dementsprechend haben die Erfinder festgestellt, dass zusätzlich zu den Wärmeabschirmungseigenschaften eines Metalls selbst, das in einem lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthalten ist, die Bildung einer feinen hierarchischen Struktur in der feinen vor- und rückspringenden Form einer Metalloberfläche Lichtabsorptions- und Wärmeabschirmungseigenschaften zeigt, während die Reflexionen einer Umgebungslichtquelle reduziert werden. Diese Feststellungen haben zur Vervollständigung der Ausführungsform geführt.
Die feine hierarchische Struktur weist mindestens zwei Arten von Strukturen mit unterschiedlichen Strukturgrößen auf und bezieht sich zum Beispiel auf eine Struktur, die sowohl eine erste Struktur mit einer Strukturgröße in der Größenordnung von Mikrometern als auch eine zweite Struktur mit einer Strukturgröße in der Größenordnung von Sub-Mikrometern aufweist. Die erste Struktur hat die Wirkung, die Reflexionen einer Umgebungslichtquelle zu reduzieren. Die zweite Struktur weist einen reduzierten Reflexionsgrad im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts auf, erscheint schwarz und zeigt Lichtabsorptionseigenschaften.
Die Lichtabsorptionseigenschaften, die Wärmeabschirmungseigenschaften und die Wirkung der Reduzierung der Reflexionen der Lichtquelle können durch geeignetes Kombinieren der Größe der feinen Oberflächenstruktur des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films und eines für den Film verwendeten Materials breit gesteuert werden.
< Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film >
Der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film der Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Wie in 1A dargestellt, ist der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film 10, der eine Metallschicht 1 enthält, die einen feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 (vor- und rückspringend geformter Abschnitt) auf einer ihrer Oberflächen enthält. Der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film 10 weist einen Basisabschnitt 11 unter dem feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 auf. Der Basisabschnitt 11 ist ein Abschnitt der Metallschicht 1. Als Material des Basisabschnitts 11 der Metallschicht 1 wird ein hochleitfähiges Metall bevorzugt. Beispiele für das hochleitfähige Metall enthalten Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Magnesium, Wolfram, Kobalt, Zink, Nickel und Chrom. Nickel, Zink und Chrom werden bevorzugt. Nickel wird besonders bevorzugt. Der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2, welcher auf der Oberfläche der Metallschicht 1 angeordnet ist, besteht auch vorzugsweise aus dem hochleitfähigen Metall und noch bevorzugter aus dem gleichen Metall wie das des Basisabschnitts 11 der Metallschicht 1 .
Ein transparentes Metalloxid kann an der Oberfläche des feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitts 2 angebracht sein. Mit anderen Worten kann der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film 10 ein transparentes Metalloxid auf der Oberfläche eines feinen vor- und rückspringend geformten Objekts (feiner vor- und rückspringend geformter Abschnitt 2) enthalten, welches die Metallschicht 1 ist. Die Metallkomponente des Metalloxids, welches an der Oberfläche des feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitts 2 angebracht ist, kann sich von der Metallkomponente der Metallschicht 1 unterscheiden. Das heißt, wenn zum Beispiel das Material der Metallschicht 1 Nickel ist, kann das Metalloxid, welches an der Oberfläche des feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitts 2 angebracht ist, ein Oxid eines anderen Metalls als Nickel sein. Dementsprechend kann das Metalloxid, welches an der Oberfläche des feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitts 2 angebracht ist, von einem Metalloxid unterschieden werden, welches die gleiche Metallkomponente wie die der Metallschicht 1 enthält und welches zum Beispiel durch natürliche Oxidation der Metallschicht 1 gebildet wird. Das angebrachte Metalloxid enthält vorzugsweise Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente und kann Kristalle sein, die Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthalten. Die Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthaltenden Kristalle sind aus Kristallen gebildet, die ein Oxid oder Hydroxid von Aluminium oder ein Hydrat davon als eine Hauptkomponente enthalten, und sind besonders bevorzugt Böhmit. Die Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthaltenden Kristalle können Kristalle sein, die nur aus Aluminiumoxid bestehen, oder können Kristalle sein, die eine Spurenmenge von zum Beispiel Zirkonium, Silizium, Titan oder Zink in Aluminiumoxidkristallen enthalten.
Die Metallschicht 1 enthält den Basisabschnitt 11 und den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2, der auf dem Basisabschnitt 11 angeordnet ist. Der Basisabschnitt 11 ist ein Abschnitt, in dem die Metallschicht 1 in der Erstreckungsrichtung (seitliche Richtung in 1) des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 kontinuierlich ist. Der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2 ist ein Abschnitt, in dem die Metallschicht 1 in der Erstreckungsrichtung (seitliche Richtung in 1) des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 diskontinuierlich ist. In 1 ist eine Grenze 12 zwischen dem Basisabschnitt 11 und dem feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 durch eine gestrichelte Linie angezeigt.
Der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2 ist ein Abschnitt, der eine feine vor- und rückspringende Form aufweist, die auf einer Oberfläche der Metallschicht 1 angeordnet ist. Der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2 weist eine hierarchische Struktur auf. Der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2 weist eine erste vor- und rückspringende Struktur 21 und eine zweite vor- und rückspringende Struktur 22 auf. Ein Objekt, welches den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 enthält, ist das feine vor- und rückspringend geformte Objekt. Der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2 ist das gesamte oder ein Teil des feinen vor- und rückspringend geformten Objekts. Somit kann der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2 auch als das feine vor- und rückspringend geformte Objekt bezeichnet werden.
Die erste vor- und rückspringende Struktur 21 enthält mehrere vorspringende Abschnitte (zum Beispiel vorspringende Abschnitte 211 und vorspringende Abschnitte 212). Die erste vor- und rückspringende Struktur 21 enthält auch mehrere rückspringende Abschnitte (zum Beispiel rückspringende Abschnitte 210 zwischen den vorspringenden Abschnitten 211 und den vorspringenden Abschnitten 212). Die vorspringenden Abschnitte 221 und 212 der ersten vor- und rückspringenden Struktur 21 sind Abschnitte der Metallschicht 1. Die rückspringenden Abschnitte 210 der ersten vor- und rückspringenden Struktur 21 sind Räume, wo die Metallschicht 1 nicht vorhanden ist und wo eine andere Substanz als die Metallschicht 1 vorhanden sein kann.
Die zweite vor- und rückspringende Struktur 22 enthält mehrere vorspringende Abschnitte (zum Beispiel vorspringende Abschnitte 221 und vorspringende Abschnitte 222). Die zweite vor- und rückspringende Struktur 22 enthält auch mehrere rückspringende Abschnitte (zum Beispiel rückspringende Abschnitte 220 zwischen den vorspringenden Abschnitten 221 und den vorspringenden Abschnitten 222). Die vorspringenden Abschnitte 221 und 212 der zweiten vor- und rückspringenden Struktur 22 sind Abschnitte der Metallschicht 1. Die rückspringenden Abschnitte 220 der zweiten vor- und rückspringenden Struktur 21 sind Räume, wo die Metallschicht 1 nicht vorhanden ist und wo eine andere Substanz als die Metallschicht 1 vorhanden sein kann.
Die zweite vor- und rückspringende Struktur 22 ist auf der ersten vor- und rückspringenden Struktur 21 angeordnet. Die zweite vor- und rückspringende Struktur 22 ist auf jedem der mehreren vorspringenden Abschnitte (zum Beispiel den vorspringenden Abschnitten 211 und den vorspringenden Abschnitten 212) angeordnet, welche in der ersten vor- und rückspringenden Struktur 21 enthalten sind. Die Hauptkomponenten der Metallmaterialien der ersten vor- und rückspringenden Struktur 21 und der zweiten vor- und rückspringenden Struktur 22 sind vorzugsweise identisch.
Die Metallschicht 1, bei der es sich um das vor- und rückspringend geformte Objekt des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 handelt, enthält den Basisabschnitt 11 unter der ersten vor- und rückspringenden Struktur 21, wobei der Basisabschnitt 11 aus einem Metallmaterial besteht, welches die gleiche Hauptkomponente wie die erste vor- und rückspringende Struktur 21 und die zweite vor- und rückspringende Struktur 22 enthält. Der Basisabschnitt 11 erstreckt sich unter den mehreren vorspringenden Abschnitten (zum Beispiel den vorspringenden Abschnitten 211 und den vorspringenden Abschnitten 212), welche in der ersten vor- und rückspringenden Struktur 21 enthalten sind. Im Gegensatz dazu ist die Metallschicht 1 im feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 aufgrund der rückspringenden Abschnitte (zum Beispiel den rückspringenden Abschnitten 210) der ersten vor- und rückspringenden Struktur 21 diskontinuierlich.
Die Hauptkomponenten der Metallmaterialien des Basisabschnitts 11, der ersten vor- und rückspringenden Struktur 21 und der zweiten vor- und rückspringenden Struktur 21 sind vorzugsweise identisch. Wenn der Basisabschnitt 11, die erste vor- und rückspringende Struktur 21 und die zweite vor- und rückspringende Struktur 21 aus einem gemeinsamen Metallmaterial bestehen (das heißt, der Metallschicht 1, die aus einer einzelnen Schicht gebildet ist), ist es möglich, ausgezeichnete Lichtabsorptions- und Wärmeabschirmungseigenschaften zu erzielen, verglichen mit dem Fall, in dem diese aus unterschiedlichen Metallmaterialien bestehen (das heißt, einer Metallschicht, die aus mehreren Schichten gebildet ist).
Die erste vor- und rückspringende Struktur 21 weist vorzugsweise eine durchschnittliche Rauheit Ra1 von 0,1 µm oder mehr und 5 µm oder weniger auf und die zweite vor- und rückspringende Struktur 22 weist vorzugsweise eine durchschnittliche Rauheit Ra2 von 1 nm oder mehr und 50 nm oder weniger auf.
Die durchschnittliche Rauheit des feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitts 2 oder die durchschnittliche Rauheit des feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitts 2, an welchem ein transparentes Metalloxid angebracht ist, bezieht sich auf die arithmetische durchschnittliche Rauheit, die in „Definition and Presentation of Surface Roughness“ von JIS-B-061 definiert ist. Nur eine Referenzlänge wird aus einer Rauheitskurve in der Richtung ihrer Durchschnittslinie abgetastet. Die X-Achse wird in der Richtung der Durchschnittslinie des abgetasteten Abschnitts genommen und die Y-Achse wird in der Richtung der vertikalen Vergrößerung genommen. Wenn die Rauheitskurve durch y = f(x) dargestellt wird, wird die durchschnittliche Rauheit aus der folgenden Formel (1) berechnet.
$R a = \frac{1}{L} \int_{0}^{L} | f (x) | d x$
In Formel (1) ist Ra die durchschnittliche Rauheit (nm), L ist die Referenzlänge, F(X, Y) ist die Höhe am Messpunkt (X, Y), wo die X-Koordinate X ist und die Y-Koordinate Y ist, und X_L bis X_R ist der Bereich von X-Koordinaten der Messlinie.
Im lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film 10 gemäß der Ausführungsform beträgt die maximale Höhe Rz1 der ersten vor- und rückspringenden Struktur 21 auf der Oberfläche der Metallschicht 1 vorzugsweise 1 µm oder mehr und 10 µm oder weniger und die maximale Höhe Rz2 der zweiten vor- und rückspringenden Struktur 22 beträgt vorzugsweise 100 nm oder mehr und 800 nm oder weniger.
Die maximale Höhe des feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitts 2 oder die maximale Höhe des feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitts 2, an welchem das transparente Metalloxid angebracht ist, bezieht sich auf die maximale Höhe, die in „Definition and Presentation of Surface Roughness“ von JIS-B-061 definiert ist. Nur eine Referenzlänge wird aus der Rauheitskurve in der Richtung ihrer Durchschnittslinie abgetastet. Die Lücke zwischen der Peaklinie und der Tallinie des abgetasteten Abschnitts wird in der Richtung der vertikalen Vergrößerung der Rauheitskurve gemessen. Diese Tallinie kann der Grenze 12, welche durch die gestrichelte Linie in 1 angezeigt ist, zwischen dem Basisabschnitt 11 und dem feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 entsprechen.
Die durchschnittliche Rauheit und die maximale Höhe des feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitts 2 können durch Beobachten des Querschnitts des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 gemäß der Ausführungsform mit zum Beispiel einem Rasterelektronenmikroskop bestimmt werden.
Wie in 1B dargestellt, kann der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein feines transparentes Metalloxid 3 in engem Kontakt mit dem feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 enthalten. In dieser Beschreibung kann das feine Metalloxid 3 einfach als ein Metalloxid bezeichnet werden. Das feine Metalloxid 3 ist zwischen mehreren vorspringenden Abschnitten (zum Beispiel den vorspringenden Abschnitten 221 und den vorspringenden Abschnitten 222) angeordnet, welche in der zweiten vor- und rückspringenden Struktur 21 enthalten sind. Das heißt, die rückspringenden Abschnitte 220 zwischen den vorspringenden Abschnitten 221 und den vorspringenden Abschnitten 222 sind mit dem feinen Metalloxid 3 gefüllt.
Wie in 1C dargestellt, kann der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner eine transparente Metalloxidschicht 4 enthalten, welche eine Oberfläche des feinen Metalloxids 3 bedeckt, und welche sich nicht in Kontakt mit dem feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 befindet. Die Metalloxidschicht 4 bedeckt den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2. Das feine Metalloxid 3 ist zwischen der Metalloxidschicht 4 und der Metallschicht 1 angeordnet.
Der enge Kontakt zeigt an, dass das Metalloxid die Räume (rückspringende Abschnitte) füllt, die vom feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 umgeben sind, und sich zur Metallschicht 1 erstreckt. In dieser Beschreibung kann die Metalloxidschicht 4 einfach als ein Metalloxid bezeichnet werden.
Das Material des feinen Metalloxids 3 ist nicht im Besonderen beschränkt, aber enthält vorzugsweise Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente und enthält noch bevorzugter plättchenartige Kristalle, die Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthalten (im Folgenden als plättchenartige Kristalle bezeichnet). Die Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthaltenden plättchenartigen Kristalle sind aus einem Kristall gebildet, der ein Oxid oder ein Hydroxid von Aluminium oder ein Hydrat davon als eine Hauptkomponente enthält, und sind besonders bevorzugt Böhmit. Die Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthaltenden plättchenartigen Kristalle können plättchenartige Kristalle sein, die nur aus Aluminiumoxid bestehen, oder können plättchenartige Kristalle sein, die eine Spurenmenge von zum Beispiel Zirkonium, Silizium, Titan oder Zink in den plättchenartigen Kristallen aus Aluminiumoxid enthalten.
Die Anordnung des feinen Metalloxids 3 kann den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 schützen. Wenn das feine Metalloxid 3 eine plättchenartige Struktur der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthaltenden plättchenartigen Kristalle aufweist, sind die Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthaltenden plättchenartigen Kristalle vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Oberflächenrichtung der Metallschicht 1 angeordnet und weisen eine kontinuierlich variierende räumliche Belegung auf.
Das Material der Metalloxidschicht 4 ist nicht im Besonderen beschränkt, aber enthält vorzugsweise ein amorphes Gel aus Aluminiumoxid. Die Metalloxidschicht 4 erhöht die Härte der Oberfläche des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 gemäß der Ausführungsform und verringert die Lichtabsorptionseigenschaften. Somit kann die Dicke der Metalloxidschicht 4 geeignet bestimmt werden, um die Härte und Lichtabsorptionseigenschaften, die erforderlich sind, zu erfüllen.
Das Aluminiumelement, das Siliziumelement und dergleichen im feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2, das feine Metalloxid 3 und die Metalloxidschicht 4 können zum Beispiel durch Oberflächenmessung mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) oder einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) detektiert werden. Sie können auch zum Beispiel durch energiedispersive Röntgenanalyse (EDX) oder Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) zum Zeitpunkt der Querschnittsbeobachtung detektiert werden. Ebenso können Metallelemente, wie Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Magnesium, Wolfram, Kobalt, Zink, Nickel und Chrom, in der Metallschicht 1 auch durch zum Beispiel Oberflächenmessung mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) oder einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) detektiert werden. Sie können auch zum Beispiel durch energiedispersive Röntgenanalyse (EDX) oder Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) zum Zeitpunkt der Querschnittsbeobachtung detektiert werden. Wenn der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2, das feine Metalloxid 3 oder die Metalloxidschicht 4 angeordnet ist, verringert sich der Anteil des Metalloxids, wie zum Beispiel eines Aluminiumelements, von der Oberfläche (der Metalloxidschicht 4) zum Inneren (der Metallschicht 1) in der Richtung senkrecht zur Oberflächenrichtung der Metallschicht 1 relativ. Der Anteil des Metallelements, welches die Metallschicht 1 und den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 bildet, nimmt von der Oberfläche (der Metalloxidschicht 4) zum Inneren (der Metallschicht 1) relativ zu. Letztendlich wird nur das Metallelement detektiert.
<Lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element>
Wie in 2A dargestellt, ist ein lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element 100, in welchem ein Substrat 5 auf einer Oberfläche der Metallschicht 1 des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gegenüber dem feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 angeordnet ist. Das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element 100 enthält das Substrat 5 und den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film 10 auf dem Substrat 5. Die Form des Substrats 5 kann jede Form sein, solange sie gemäß dem Verwendungszweck gebildet werden kann, und kann zum Beispiel ein geformtes Produkt sein. Beispiele dafür enthalten eine flache Plattenform, eine Filmform und eine Blattform, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispiele für das Material des Substrats 5 enthalten Metalle, Glas, keramische Materialien, Holz, Papier und Harze, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispiele für Harze enthalten thermoplastische Harze, wie Polyester, Triacetylcellulose, Celluloseacetat, Poly(ethylenterephthalat), Polypropylen, Polystyrol, Polycarbonat und Poly(methylmethacrylat). Zum Beispiel sind ABS-Harze, Poly(phenylenoxid), Polyurethan, Polyethylen und Poly(vinylchlorid) auch als thermoplastische Harze beispielhaft. Weitere Beispiele dafür enthalten wärmehärtbare Harze, wie ungesättigte Polyesterharze, Phenolharze, vernetztes Polyurethan, vernetzte Acrylharze und vernetzte gesättigte Polyesterharze.
Wie in 2B gezeigt, können in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film 10 und das Substrat 5 mit einer Haftschicht 6 miteinander verbunden sein. Die Haftschicht 6, die im lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Element 100 enthalten ist, kann jede Schicht sein, solange sie den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film mit dem Substrat 5 verbinden kann. Beispiele dafür enthalten eine Schicht, die aus einem gehärteten Produkt eines Haftharzes (zum Beispiel Epoxidharz) besteht; und doppelseitiges Klebeband.
2A und 2B stellen jeweils das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element 100 mit dem in 1C dargestellten lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film 10 dar. Das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element 100 kann jedoch den in 1A oder 1B dargestellten lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film 10 anstelle des in 1C dargestellten lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 enthalten.
<Verfahren zur Herstellung eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films und eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements>
Ein Verfahren zur Herstellung des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 und des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements 100 gemäß der Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Wie in 3B dargestellt, enthält das Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform einen Schritt des Bereitstellens einer Gussform 9, die eine feine vor- und rückspringende Form 92 aufweist. Die feine vor- und rückspringende Form 92 ist in der vor- und rückspringenden Form 90 enthalten. Somit kann dieser Schritt auch als ein Schritt des Bereitstellens der Gussform 9, welche die vor- und rückspringende Form 90 aufweist, bezeichnet werden.
Die Gussform 9 weist eine vor- und rückspringende Struktur 91 auf. Die vor- und rückspringende Form, welche durch die vor- und rückspringende Struktur 91 gebildet wird, ist in der vor- und rückspringenden Form 90 enthalten. Die vor- und rückspringende Struktur 91 enthält mehrere rückspringende Abschnitte (zum Beispiel rückspringende Abschnitte 911 und 912). Mehrere vorspringende Abschnitte (zum Beispiel vorspringende Abschnitte 910) sind zwischen den mehreren rückspringenden Abschnitten (zum Beispiel den rückspringenden Abschnitten 911 und 912) der vor- und rückspringenden Struktur 91 angeordnet.
Die feine vor- und rückspringende Form 92 enthält mehrere rückspringende Abschnitte (zum Beispiel rückspringende Abschnitte 921 und 922). Mehrere vorspringende Abschnitte (zum Beispiel vorspringende Abschnitte 920) sind zwischen den mehreren rückspringenden Abschnitten (zum Beispiel den rückspringenden Abschnitten 921 und 922) der feinen vor- und rückspringenden Form 92 angeordnet. Die mehreren rückspringenden Abschnitte (zum Beispiel die rückspringenden Abschnitte 921 und 922), die in der feinen vor- und rückspringenden Form 92 enthalten sind, sind auf der Oberfläche jedes der mehreren rückspringenden Abschnitte (zum Beispiel der rückspringenden Abschnitte 911 und 912) angeordnet, welche in der vor- und rückspringenden Struktur 91 enthalten sind.
Die Gussform 9 kann einen Basiskörper 8 und ein auf dem Basiskörper 8 angeordnetes Metalloxid enthalten. Das auf dem Basiskörper 8 angeordnete Metalloxid kann das feine Metalloxid 3 und die Metalloxidschicht 4 enthalten, die zwischen dem feinen Metalloxid 3 und dem Basiskörper 8 angeordnet ist. Von den auf dem Basiskörper 8 angeordneten Metalloxiden bildet das feine Metalloxid 3 die feine vor- und rückspringende Form 92. Das heißt, jeder der mehreren vorspringenden Abschnitte (zum Beispiel der vorspringenden Abschnitte 920) der feinen vor- und rückspringenden Form 92 ist jeder der mehreren Abschnitte des feinen Metalloxids 3. Die Räume zwischen den mehreren Abschnitten des feinen Metalloxids 3 sind die mehreren rückspringenden Abschnitte (zum Beispiel die rückspringenden Abschnitte 921 und 922) der feinen vor- und rückspringenden Form 92. Wie oben beschrieben, weist die Gussform 9 die feine vor- und rückspringende Form des Metalloxids auf. Hinsichtlich der feinen vor- und rückspringenden Form des Metalloxids bedeutet dies das feine Metalloxid 3, wenn die Aufmerksamkeit auf das Metalloxid gerichtet ist, und bedeutet dies die feine vor- und rückspringende Form 92, wenn die Aufmerksamkeit auf die feine vor- und rückspringende Form gerichtet ist.
Wie in 3C dargestellt, enthält das Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform einen Schritt des Bildens der Metallschicht 1 auf der Gussform 9 mit der feinen vor- und rückspringenden Form 92, auf welche die feine vor- und rückspringende Form 92 übertragen wird. Die Übertragung der feinen vor- und rückspringenden Form 92 führt dazu, dass die Metallschicht 1 die zweite vor- und rückspringende Struktur 22 aufweist, welche die feine vor- und rückspringende Form 92 der Gussform 9 reflektiert. Zu diesem Zeitpunkt weist die Metallschicht 1 auch die erste vor- und rückspringende Struktur 21 auf, welche die vor- und rückspringende Form der vor- und rückspringenden Struktur 91 der Gussform 9 reflektiert. Insbesondere werden die mehreren rückspringenden Abschnitte (zum Beispiel die rückspringenden Abschnitte 911 und 912) der vor- und rückspringenden Struktur 91 der Gussform 9 in den mehreren vorspringenden Abschnitten (zum Beispiel den vorspringenden Abschnitten 211 und 212) der in 1 dargestellten ersten vor- und rückspringenden Struktur 21 reflektiert. Die mehreren rückspringenden Abschnitte (zum Beispiel die rückspringenden Abschnitte 921 und 922) der feinen vor- und rückspringenden Form 92 der Gussform 9 werden in den mehreren vorspringenden Abschnitten (zum Beispiel den vorspringenden Abschnitten 221 und 222) der in 1 dargestellten zweiten vor- und rückspringenden Struktur 22 reflektiert.
Wie in 3D dargestellt, enthält das Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform ferner einen Schritt des Verbindens des Substrats 5 mit einer Oberfläche der Metallschicht 1 des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 gegenüber der Oberfläche, auf welche die feine vor- und rückspringende Form 92 übertragen wird.
Wie in den 3F bis 3H dargestellt, enthält das Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform einen Schritt des Entfernens zumindest eines Teils der Gussform 9 vom oberen Teil der Metallschicht 1. Im in 3F dargestellten Schritt wird der Basiskörper 8 der Gussform 9 entfernt. Im in 3G dargestellten Schritt wird die Metalloxidschicht 4 der Gussform 9 entfernt. Im in 3H dargestellten Schritt wird das feine Metalloxid 3 der Gussform 9 entfernt. Im in 3H dargestellten Schritt ist die gesamte Gussform 9 entfernt. Wenn der Basiskörper 8 der Gussform 9 aus einem lichtdurchlässigen Material wie Glas besteht, kann die Metallschicht 1 als lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film verwendet werden, ohne den Basiskörper 8 zu entfernen. Das heißt, die lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elemente 100 mit den in den 3D und 3E dargestellten Strukturen können ebenfalls verwendet werden.
Jeder in den 3A bis 3H dargestellte Schritt kann Teil des Verfahrens zur Herstellung des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 oder Teil des Verfahrens zur Herstellung des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements 100 sein.
Das Verfahren zur Herstellung des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 gemäß der Ausführungsform enthält einen ersten Schritt des Bildens der feinen vor- und rückspringenden Form eines Metalloxids auf dem Basiskörper 8 und einen zweiten Schritt des Bildens der Metallschicht 1 auf der feinen vor- und rückspringenden Form des Metalloxids. Das Verfahren zur Herstellung des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements gemäß der Ausführungsform enthält ferner einen Schritt des Verbindens des Substrats 5 mit einer Oberfläche der Metallschicht 1 des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films 10 gegenüber der Oberfläche in Kontakt mit der feinen vor- und rückspringenden Form des Metalloxids.
Die erste Struktur (erste vor- und rückspringende Struktur 21) der feinen hierarchischen Struktur im lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film 10 reflektiert die Rauheitsstrukturgröße des für die Gussform 9 verwendeten Basismaterials. Die zweite Struktur (zweite vor- und rückspringende Struktur 21) reflektiert die Größe der feinen vor- und rückspringenden Form 92 des Metalloxids.
(Erster Schritt: Schritt des Bildens der feinen vor- und rückspringenden Form des Metalloxids)
Im ersten Schritt wird die feine vor- und rückspringende Form des Metalloxids, welches die Gussform 9 sein soll, gebildet.
Ein Basismaterial wird bereitgestellt. Im Folgenden wird das Basismaterial (Substrat) als der Basiskörper 8 bezeichnet, um das Basismaterial vom Substrat 5 zu unterscheiden. Der Basiskörper 8 ist jedoch gleichbedeutend mit dem Basismaterial oder dem Substrat. Der verwendete Basiskörper 8 kann einer sein, der eine vor- und rückspringende Struktur 81 in der Größenordnung von Mikrometern auf der Oberfläche des Basiskörpers 8 aufweist. Beispiele dafür enthalten geschliffenes Glas, das mit einem Schleifmittel oder einem Ätzmittel, wie etwa einer Säure oder einem Alkali, aufgeraut ist, und den Basiskörper 8, der zum Beispiel mit einem Elektronenstrahl bearbeitet wird, sind aber nicht darauf beschränkt. Der Basiskörper 8 kann durch Bilden einer Struktur in der Größenordnung von Mikrometern auf einem auf eine Oberfläche aufgebrachten Film gebildet werden.
Wie in 3A dargestellt, weist die vor- und rückspringende Struktur 81 des Basiskörpers 8 mehrere rückspringende Abschnitte (zum Beispiel rückspringende Abschnitte 811 und 812) und mehrere vorspringende Abschnitte (zum Beispiel vorspringende Abschnitte 810 zwischen den rückspringenden Abschnitten 811 und 812) zwischen den mehreren rückspringenden Abschnitten (zum Beispiel den rückspringenden Abschnitten 811 und 812) auf.
Wie in 3A dargestellt, wird ein Aluminium enthaltender Film 7 auf dem Basiskörper 8 gebildet, welcher die vor- und rückspringende Struktur 81 in der Größenordnung von Mikrometern aufweist. Der Film 7 wird entlang der vor- und rückspringenden Struktur 81 des Basiskörpers 8 gebildet und weist somit eine vor- und rückspringende Struktur 71 auf, welche die vor- und rückspringende Struktur 81 des Basiskörpers 8 reflektiert. Die vor- und rückspringende Struktur 71 des Films 7 weist mehrere rückspringende Abschnitte (zum Beispiel rückspringende Abschnitte 711 und 712) und mehrere vorspringende Abschnitte (zum Beispiel vorspringende Abschnitte 710 zwischen den rückspringenden Abschnitten 711 und 712) zwischen den mehreren rückspringenden Abschnitten (zum Beispiel den rückspringenden Abschnitten 711 und 712) auf. Die mehreren rückspringenden Abschnitte (zum Beispiel die rückspringenden Abschnitte 711 und 712) des Films 7 reflektieren die mehreren rückspringenden Abschnitte (zum Beispiel die rückspringenden Abschnitte 811 und 812) des Basiskörpers 8. Die mehreren vorspringenden Abschnitte (zum Beispiel die vorspringenden Abschnitte 710) des Films 7 reflektieren die mehreren vorspringenden Abschnitte (zum Beispiel die vorspringenden Abschnitte 810) des Basiskörpers 8.
Wie in 3B dargestellt, wird das feine Metalloxid 3, welches die feine vor- und rückspringende Form 92 aufweist, auf dem Basiskörper 8 gebildet. Das feine Metalloxid 3, welches die feine vor- und rückspringende Form 92 aufweist, wird durch Modifizieren des Films 7 gebildet. Dementsprechend ist es entlang der mehreren rückspringenden Abschnitte (zum Beispiel der rückspringenden Abschnitte 711 und 712) des Films 7 und der mehreren vorspringenden Abschnitte (zum Beispiel der vorspringenden Abschnitte 710) des Films 7 angeordnet. Somit bildet das feine Metalloxid 3, welches die feine vor- und rückspringende Form 92 aufweist, auch die vor- und rückspringende Struktur 91 der vor- und rückspringenden Form 90. Wie in 3B dargestellt, kann die aus dem Film 7 stammende Metalloxidschicht 4 zwischen dem Basiskörper 8 und dem feinen Metalloxid 3, welches die feine vor- und rückspringende Form 92 aufweist, gebildet werden.
Das Material der feinen vor- und rückspringenden Form des Metalloxids ist nicht im Besonderen beschränkt, aber enthält vorzugsweise Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente. Die feine vor- und rückspringende Form kann durch ein bekanntes Dampfphasenverfahren, wie chemische Dampfphasenabscheidung (CVD) oder physikalische Dampfphasenabscheidung (PVD), oder ein Sol-Gel-Flüssigphasenverfahren gebildet werden. Durch ein solches Verfahren ist es möglich, die feine vor- und rückspringende Form des Metalloxids zu bilden, das plättchenartige Kristalle enthält, die Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthalten. Unter ihnen wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem ein aluminiumhaltiger Film mit heißem Wasser behandelt wird, um Aluminiumoxidplättchen-Kristalle zu züchten.
Beispiele für den aluminiumhaltigen Film 7 enthalten einen Aluminiumoxidgelfilm, der durch Aufbringen einer eine Aluminiumverbindung enthaltenden Sol-Gel-Beschichtungslösung gebildet wird, und einen metallenen, aluminiumhaltigen Film, der durch Trockenfilmbildung, wie Vakuumabscheidung oder Sputtern, gebildet wird. Die feine vor- und rückspringende Form des Metalloxids wird vorzugsweise unter Verwendung des Aluminiumoxidgelfilms hinsichtlich der Einfachheit der Einstellung der Reaktivität und der Höhe der feinen vor- und rückspringenden Form des Metalloxids gebildet.
Als Einsatzstoff des Aluminiumoxidgelfilms kann eine Aluminiumverbindung, wie ein Aluminiumalkoxid, ein Aluminiumhalogenid oder ein Aluminiumsalz, verwendet werden. Aus der Sicht der Filmformbarkeit wird vorzugsweise ein Aluminiumalkoxid verwendet.
Beispiele für die Aluminiumverbindung enthalten Aluminiumalkoxide, wie Aluminiumethoxid, Aluminiumisopropoxid, Aluminium-n-butoxid, Aluminium-sec-butoxid und Aluminium-tert-butoxid. Weitere Beispiele dafür enthalten Oligomere dieser Aluminiumalkoxide, Aluminiumhalogenide, wie Aluminiumchlorid, Aluminiumsalze, wie Aluminiumnitrat, Aluminiumacetat, Aluminiumphosphat und Aluminiumsulfat, Aluminiumacetylacetonat und Aluminiumhydroxid.
Der Aluminiumoxidgelfilm kann eine andere Verbindung enthalten. Beispiele für eine andere Verbindung enthalten Alkoxide, Halogenide und Salze von Zirkonium, Silicium, Titan und Zink und Kombinationen davon. Wenn der Aluminiumoxidgelfilm eine andere Verbindung enthält, kann die Höhe der feinen vor- und rückspringenden Form des zu bildenden Metalloxids vergrößert werden, verglichen mit dem Fall, in dem der Aluminiumoxidgelfilm keine andere Verbindung enthält.
Der Aluminiumoxidgelfilm wird auf dem Basiskörper 8 durch Aufbringen einer die Aluminiumverbindung enthaltenden Sol-Gel-Beschichtungslösung gebildet, wie im Folgenden beschrieben. Die Sol-Gel-Beschichtungslösung wird durch Auflösen der Aluminiumverbindung in einem organischen Lösungsmittel hergestellt. Die Menge des organischen Lösungsmittels in Bezug auf die Aluminiumverbindung beträgt vorzugsweise etwa das 20-fache des Molverhältnisses.
Beispiele für das organische Lösungsmittel, das verwendet werden kann, enthalten Alkohole, Carbonsäuren, aliphatische Kohlenwasserstoffe, alicyclische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester, Ketone, Ether und Mischungen dieser Lösungsmittel. Beispiele für Alkohole enthalten Methanol, Ethanol, 2-Propanol, Butanol, 2-Methoxyethanol, 2-Ethoxyethanol, 1-Methoxy-2-propanol und 1-Ethoxy-2-propanol. Weitere Beispiele dafür enthalten 1-Propoxy-2-propanol, 4-Methyl-2-pentanol, 2-Ethylbutanol, 3-Methoxy-3-methylbutanol, Ethylenglykol, Diethylenglykol und Glycerin. Beispiele für Carbonsäuren enthalten n-Buttersäure, α-Methylbuttersäure, Isovaleriansäure, 2-Ethylbuttersäure, 2,2-Dimethylbuttersäure, 3,3-Dimethylbuttersäure, 2,3-Dimethylbuttersäure, 3-Methylpentansäure und 4-Methylpentansäure. Weitere Beispiele dafür enthalten 2-Ethylpentansäure, 3-Ethylpentansäure, 2,2-Dimethylpentansäure, 3,3-Dimethylpentansäure, 2,3-Dimethylpentansäure, 2-Ethylhexansäure und 3-Ethylhexansäure. Beispiele für aliphatische oder alicyclische Kohlenwasserstoffe enthalten n-Hexan, n-Octan, Cyclohexan, Cyclopentan und Cyclooctan. Beispiele für aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten Toluol, Xylol und Ethylbenzol. Beispiele für Ester enthalten Ethylformiat, Ethylacetat, n-Butylacetat, Ethylenglykolmonomethyletheracetat, Ethylenglykolmonoethyletheracetat und Ethylenglykolmonobutyletheracetat. Beispiele für Ketone enthalten Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexanon. Beispiele für Ether enthalten Dimethoxyethan, Tetrahydrofuran, Dioxan und Diisopropylether. Unter diesen wird aus der Sicht der Stabilität der Sol-Gel-Beschichtungslösung vorzugsweise ein Alkohol verwendet.
Wenn das Aluminiumalkoxid als Aluminiumverbindung verwendet wird, kann seine hohe Reaktivität gegenüber Wasser eine schnelle Hydrolyse des Aluminiumalkoxids aufgrund von Feuchtigkeit in Luft oder der Zugabe von Wasser verursachen, was zu einer Trübung der Sol-Gel-Beschichtungslösung und Ausfällung führt. Um diese Probleme zu verhindern, wird vorzugsweise ein Stabilisator zur Sol-Gel-Beschichtungslösung gegeben, um die Lösung zu stabilisieren. Beispiele für den Stabilisator, der verwendet werden kann, enthalten β-Diketonverbindungen, β-Ketoesterverbindungen und Alkanolamine. Beispiele für β-Diketonverbindungen enthalten Acetylaceton, Trifluoracetylaceton, Hexafluoracetylaceton, Benzoylaceton, 3-Methyl-2,4-pentandion und 3-Ethyl-2,4-pentandion. Beispiele für β-Ketoesterverbindungen enthalten Methylacetoacetat, Ethylacetoacetat, Butylacetoacetat, Hexylacetoacetat, Allylacetoacetat, Benzylacetoacetat und Isopropylacetoacetat. Weitere Beispiele dafür enthalten 2-Methoxyethylacetoacetat, sec-Butylacetoacetat, tert-Butylacetoacetat und Isobutylacetoacetat. Beispiele für Alkanolamine enthalten Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin. Die Menge des Stabilisators in Bezug auf das Aluminiumalkoxid beträgt vorzugsweise etwa das Einfache des Molverhältnisses.
Ein Katalysator kann verwendet werden, um die Hydrolysereaktion des Aluminiumalkoxids zu fördern. Beispiele für den Katalysator enthalten Salpetersäure, Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Essigsäure und Ammoniak.
Falls erforderlich, kann eine wasserlösliche organische Polymerverbindung zum Aluminiumoxidgelfilm gegeben werden. Die wasserlösliche organische Polymerverbindung wird leicht aus dem Aluminiumoxidgelfilm durch Eintauchen in heißes Wasser eluiert. Dies vergrößert die Reaktionsoberfläche zwischen der Aluminiumverbindung und heißem Wasser, wodurch die Bildung der feinen vor- und rückspringenden Form bei einer niedrigen Temperatur in einem kurzen Zeitraum ermöglicht wird. Zum Beispiel kann die Höhe der gebildeten feinen vor- und rückspringenden Form durch Ändern der Art und des Molekulargewichts des zugegebenen organischen Polymers gesteuert werden. Als organisches Polymer werden Polyetherglycole, wie Polyethylenglycol und Polypropylenglycol, bevorzugt, da sie leicht aus dem Aluminiumoxidgelfilm durch Eintauchen in heißes Wasser eluiert werden. Die Menge an Polyetherglycol in Bezug auf das Gewicht der Aluminiumverbindung im Aluminiumoxidgelfilm liegt vorzugsweise im Bereich des 0,1- bis 10-fachen des Gewichtsverhältnisses.
Ein Verfahren zum Bilden der feinen vor- und rückspringenden Form des Metalloxids wird unter Bezugnahme auf die 3A und 3B ausführlich beschrieben.
Im in 3A dargestellten Schritt werden eine Aluminiumverbindung und, falls erforderlich, eine andere Verbindung, ein Stabilisator und eine wasserlösliche organische Polymerverbindung in einem organischen Lösungsmittel gelöst oder suspendiert, um eine Sol-Gel-Beschichtungslösung herzustellen. Diese Sol-Gel-Beschichtungslösung wird auf den Basiskörper 8 aufgebracht und getrocknet, um einen Aluminiumoxidgelfilm als den aluminiumhaltigen Film 7 zu bilden. Alternativ wird ein metallener, aluminiumhaltiger Film als der aluminiumhaltige Film 7 auf dem Basiskörper 8 durch Trockenfilmbildung, wie Vakuumabscheidung oder Sputtern, gebildet. Das Material des Basiskörpers 8 ist nicht im Besonderen beschränkt und verschiedene Materialien wie Glas, Kunststoff und Metall können verwendet werden. Wenn der Aluminiumoxidgelfilm unter Verwendung einer Sol-Gel-Beschichtungslösung gebildet wird, die keinen Stabilisator enthält, ist die Atmosphäre, in der die Beschichtung durchgeführt wird, vorzugsweise eine Inertgasatmosphäre, wie trockene Luft oder trockener Stickstoff. Die relative Feuchtigkeit der trockenen Atmosphäre beträgt vorzugsweise 30 % oder weniger. Als Lösungsaufbringungsverfahren zum Bilden des Aluminiumoxidgelfilms können zum Beispiel bekannte Aufbringungsmittel, wie ein Tauchverfahren, ein Rotationsbeschichtungsverfahren, ein Sprühverfahren, ein Druckverfahren, ein Strömungsbeschichtungsverfahren und eine Kombination davon, geeignet eingesetzt werden. Die Dicke kann zum Beispiel durch Ändern der Abzugsgeschwindigkeit im Tauchverfahren oder der Substratrotationsgeschwindigkeit im Rotationsbeschichtungsverfahren und durch Ändern der Konzentration der Sol-Gel-Beschichtungslösung gesteuert werden. Die Trocknung kann bei Raumtemperatur für etwa 30 Minuten durchgeführt werden. Es ist auch möglich, eine Trocknung oder Wärmebehandlung bei einer höheren Temperatur durchzuführen, falls erforderlich. Eine höhere Wärmebehandlungstemperatur führt zur Bildung der stabileren feinen vor- und rückspringenden Form 92 des feinen Metalloxids 3 in der folgenden Eintauchbehandlung. Die geeignete Dicke des aluminiumhaltigen Films 7 beträgt 100 nm oder mehr und 600 nm oder weniger, vorzugsweise 100 nm oder mehr und 300 nm oder weniger, bevorzugter 100 nm oder mehr und 200 nm oder weniger.
Im in 3B dargestellten Schritt wird der aluminiumhaltige Film 7 in heißes Wasser eingetaucht, um Aluminiumoxid zu bilden, das eine feine vor- und rückspringende Form aufweist. Durch Eintauchen des Aluminiumoxidgelfilms in heißes Wasser wird die Oberflächenschicht des Aluminiumoxidgelfilms einer Entflockung oder dergleichen unterzogen. Obwohl einige Komponenten eluiert werden, werden plättchenartige Kristalle, die Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthalten, auf der Oberflächenschicht des Aluminiumoxidgelfilms aufgrund von Unterschieden in der Löslichkeit verschiedener Hydroxide in heißem Wasser ausgefällt, aufgewachsen und gebildet. Zusätzlich wird die Metalloxidschicht 4, die ein amorphes Gel aus Aluminiumoxid enthält, welches die oben beschriebene Metalloxidschicht 4 ist (siehe 1), auf dem Basiskörper 8 gebildet. Dadurch werden die Metalloxidschicht 4 und die feine vor- und rückspringende Form 92 des oben beschriebenen feinen Metalloxids 3 (siehe 1) gebildet. Wenn ein metallener, aluminiumhaltiger Film anstelle des Aluminiumoxidgelfilms verwendet wird, reagiert Aluminium mit heißem Wasser und wird zu Aluminiumoxid oxidiert. Danach wird, wie im Fall der Verwendung des Aluminiumoxidgelfilms, die feine vor- und rückspringende Form 92 des feinen Metalloxids 3 auf der Oberfläche des metallenen, aluminiumhaltigen Films gebildet. Wenn somit das Material des Basiskörpers 8 hauptsächlich Aluminium oder Aluminiumoxid enthält, kann die Bildung des aluminiumhaltigen Films 7 auf dem Basiskörper 8 entfallen. Die Temperatur des heißen Wassers ist vorzugsweise 40 °C oder höher und niedriger als 100 °C. Die Eintauchbehandlungszeit beträgt vorzugsweise etwa 5 Minuten bis etwa 24 Stunden. Bei der Eintauchbehandlung eines Aluminiumoxidgelfilms, zu dem eine andere Verbindung als die Aluminiumoxidkomponente gegeben wird, wird Aluminiumoxid zu plättchenartigen Kristallen unter Verwendung der Unterschiede in der Löslichkeit der Komponenten in heißem Wasser kristallisiert. Im Gegensatz zur Eintauchbehandlung eines Aluminiumoxidgelfilms, der eine einzelne Komponente aus Aluminiumoxid enthält, kann die Größe der plättchenartigen Kristalle somit über einen breiten Bereich durch Ändern der Zusammensetzung der anorganischen Komponenten gesteuert werden. Das Einstellen der Dicke des aluminiumhaltigen Films 7 kann auch verwendet werden, um die Höhe der Metalloxidschicht 4 und der feinen vor- und rückspringenden Form 92 des feinen Metalloxids 3 einzustellen. Die durchschnittliche Höhe der feinen vor- und rückspringenden Form 92 des feinen Metalloxids 3 beträgt vorzugsweise 100 nm oder mehr und 1.000 nm oder weniger, bevorzugter 100 nm oder mehr und 500 nm oder weniger. Dementsprechend ist es möglich, die feinen Vorsprünge und Rücksprünge, welche durch die plättchenartigen Kristalle gebildet werden, über den oben beschriebenen breiten Bereich zu steuern.
(Zweiter Schritt: Schritt des Bildens der Metallschicht 1)
Im zweiten Schritt wird die Metallschicht 1 auf der feinen vor- und rückspringenden Form des Metalloxids gebildet, wodurch die Metallschicht 1 gebildet wird, welche den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 aufweist, auf welchen die feine vor- und rückspringende Form 92 der Gussform 9 übertragen wird. Der Schritt des Bildens der Metallschicht 1 auf der feinen vor- und rückspringenden Form 92 des Metalloxids wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3C beschrieben. Als Verfahren zum Bilden der Metallschicht 1 wird eine Metallplattierungsbehandlung bevorzugt, und eine stromlose Plattierungsbehandlung wird noch mehr bevorzugt. Bei der stromlosen Plattierungsbehandlung wird eine Aktivierung durch Aufbringen einer wässrigen Lösung, in welcher eine Palladiumverbindung, wie Palladiumchlorid, eine Goldverbindung, wie Goldchlorid, eine Silberverbindung, wie Silberchlorid, eine Zinnverbindung, wie Zinnchlorid, oder dergleichen gelöst ist, auf die feine vor- und rückspringende Form 92 des Metalloxids durchgeführt. Die Aktivierung kann durch Eintauchen der feinen vor- und rückspringenden Form 92 des Metalloxids zusammen mit dem Basiskörper 8 in die wässrige Lösung, in welcher die Palladiumverbindung gelöst ist, durchgeführt werden. Die Metallschicht 1 wird dann auf der feinen vor- und rückspringenden Form 92 des Metalloxids unter Verwendung einer Lösung zur stromlosen Plattierung abgeschieden. Die Metallionen in der Lösung zur stromlosen Plattierung entsprechen der Metallschicht des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films gemäß der Ausführungsform. Eine Lösung zur stromlosen Plattierung, die Nickelionen, Chromionen oder Zinkionen enthält, wird bevorzugt. Eine Nickelplattierungslösung, die Nickelionen enthält, wird besonders bevorzugt. Die Nickelplattierungslösung kann eine Phosphorkomponente oder eine Borkomponente zusätzlich zur Nickelkomponente enthalten. Beispiele für eine kommerziell erhältliche Nickelplattierungslösung enthalten die Top Nicoron-Serie, erhältlich von Okuno Chemical Industries Co., Ltd. Die Temperatur der Plattierungslösung in der stromlosen Plattierungsbehandlung ist vorzugsweise 30 °C oder höher und 98 °C oder niedriger, bevorzugter 50 °C oder höher und 90 °C oder niedriger. Die Zeit zum Durchführen der stromlosen Plattierungsbehandlung kann abhängig von der Dicke der zu bildenden Metallschicht eingestellt werden und beträgt üblicherweise 30 Sekunden bis 1 Stunde. Auf diese Weise wird die Metallschicht 1 gebildet, um die Lücke der feinen vor- und rückspringenden Form zu füllen, so dass die Metallschicht 1, welche den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 enthält, auf den die feine vor- und rückspringende Form 92 des Metalloxids übertragen wird, gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Abschnitt, der sich über (auf der Seite gegenüber der Gussform 9) den Scheitelpunkten der vorspringenden Abschnitte (zum Beispiel der vorspringenden Abschnitte 910) der vor- und rückspringenden Struktur 91 befindet, der Basisabschnitt 11. Ein Abschnitt, der sich unter (auf der Seite neben der Gussform 9) den Scheitelpunkten der vorspringenden Abschnitte (zum Beispiel der vorspringenden Abschnitte 910) der vor- und rückspringenden Struktur 91 befindet, ist der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2. Das heißt, die Metallschicht 1, die den Basisabschnitt 11, die erste vor- und rückspringende Struktur 21 (erste Struktur) und die zweite vor- und rückspringende Struktur 22 (zweite Struktur) enthält, wird gebildet. Die Metallschicht 1, welche den Basisabschnitt 11, die erste vor- und rückspringende Struktur 21 (erste Struktur) und die zweite vor- und rückspringende Struktur 22 (zweite Struktur) enthält, ist vorzugsweise eine Plattierungsschicht.
Die Hauptkomponente des Metallmaterials der Metallschicht 1, welche den Basisabschnitt 11, die erste vor- und rückspringende Struktur 21 und die zweite vor- und rückspringende Struktur 22 enthält, ist vorzugsweise identisch.
Die stromlose Plattierungsbehandlung wird vorzugsweise derart durchgeführt, dass die Metallschicht 1, welche den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 enthält, eine Dicke von 200 nm oder mehr und 15.000 nm oder weniger aufweist. Die Metallschicht 1 wird gebildet, um die Scheitelpunkte der vorspringenden Abschnitte (zum Beispiel der vorspringenden Abschnitte 910) der vor- und rückspringenden Struktur 91 zu bedecken. Dieser Abschnitt dient als der Basisabschnitt 11. Somit kann die Dicke des Basisabschnitts 11 200 nm oder mehr und 15.000 nm oder weniger betragen. Die durchschnittliche Höhe der zweiten vor- und rückspringenden Struktur 22 im feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 entspricht der durchschnittlichen Höhe der feinen vor- und rückspringenden Form 92 des Metalloxids und beträgt 100 nm oder mehr und 1.000 nm oder weniger. Wenn die Metallschicht 1, welche den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 enthält, eine Dicke von 200 nm oder mehr aufweist, zeigt der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß der Ausführungsform ausgezeichnete Lichtabsorptions- und Wärmeabschirmungseigenschaften.
Nachdem die oben beschriebene stromlose Plattierungsbehandlung durchgeführt wurde, kann, um die Dicke der Metallschicht 1 zu erhöhen, eine Galvanisierungsbehandlung auf der Oberfläche der Metallschicht 1 gegenüber der Oberfläche, auf welcher der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2 angeordnet ist, durchgeführt werden. Für die Galvanisierungsbehandlung kann eine bekannte Galvanisierungslösung verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Galvanisierungslösung, die Nickelionen, Eisenionen, Kupferionen oder dergleichen als Metallionen enthält, verwendet werden. Wenn die Galvanisierungsbehandlung unter Verwendung des gleichen Metalls wie das Metall der Metallschicht 1 durchgeführt wird, kann die Dicke der Metallschicht durch die Galvanisierungsbehandlung vergrößert werden. Wenn die Galvanisierungsbehandlung auf der Metallschicht 1 unter Verwendung eines Metalls, das sich vom Metall der Metallschicht 1 unterscheidet, durchgeführt wird, dient die durch die Galvanisierungsbehandlung gebildete Metallschicht als das Substrat 5. Zusätzlich zum anorganischen Salz, welches als der Einsatzstoff der Metallionen dient, kann ein leitfähiges Salz, ein Salz zum Einstellen eines Gegenions, ein carbonsäurebasiertes Additiv zum Verbessern der Gleichmäßigkeit eines Films der Plattierung, ein Aufheller und dergleichen bei Bedarf zur Galvanisierungslösung gegeben werden. Im Galvanisierungsschritt kann die Dicke der Metallschicht 1 durch Einstellen der Lösungstemperatur der Galvanisierungslösung, der Stromdichte und der Plattierungszeit auf eine gewünschte Dicke eingestellt werden. Falls erforderlich, kann vor dem Galvanisierungsschritt eine Oberfläche der Metallschicht 1 gegenüber der Oberfläche, auf welcher der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2 angeordnet ist, einer Aktivierungsbehandlung mit einer wässrigen Lösung, die eine Säure oder dergleichen enthält, unterzogen werden. Um die Qualität des durch den Galvanisierungsbehandlungsschritt gebildeten Films zu verbessern, kann ein Schritt zum Entfernen von Fremdstoffen in der Galvanisierungslösung zusätzlich zu einem Schritt zum Rühren der Galvanisierungslösung während der Galvanisierungsbehandlung bereitgestellt werden.
(Dritter Schritt: Schritt des Verbindens des Substrats)
Bei der Herstellung des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements gemäß der Ausführungsform, wie in 3D dargestellt, wird das Substrat 5 mit einer Oberfläche der Metallschicht 1 gegenüber der Oberfläche, auf welcher der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2 angeordnet ist, verbunden. Als Form und Material des Substrats 5 können die oben beschriebenen verwendet werden. Wenn das Material des Substrats 5 ein Metall ist, kann ein Metall, welches als das Substrat 5 dient, ferner auf der Oberfläche der Metallschicht 1 gegenüber der Oberfläche, auf welcher der feine vor- und rückspringend geformte Abschnitt 2 angeordnet ist, gestapelt werden. Hinsichtlich eines Verfahrens zum Stapeln des Metalls kann das Metall durch die oben beschriebene Galvanisierungsbehandlung gestapelt werden oder kann durch physikalische Dampfphasenabscheidung, wie Sputtern, gestapelt werden. Wenn das Material des Substrats 5 ein Harz ist, kann das Substrat durch Abscheiden eines Harzes, welches das Substrat 5 sein soll, auf einer Oberfläche der Metallschicht 1 gegenüber der feinen vor- und rückspringenden Form 92 des Metalloxids und dann Härten des Harzes gebildet werden. Das Substrat 5 kann mit der Haftschicht 6 mit der Metallschicht 1 verbunden werden. Der Klebstoff, welcher für die Haftschicht 6 verwendet wird, ist nicht im Besonderen beschränkt, solange er ein Material ist, welches das Substrat 5 und die Metallschicht 1 fest miteinander verbindet.
(Vierter Schritt: Ätzschritt)
Wie in 3E bis 3H dargestellt, wird der Ätzschritt ausführlich beschrieben, indem als ein Beispiel ein lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element mit dem Substrat 5 und der Haftschicht 6 genommen wird. Das Gleiche gilt für ein lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element, welches nur das Substrat 5 ohne die Haftschicht 6 enthält, und einen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film, welcher weder das Substrat 5 noch die Haftschicht 6 enthält. 3E ist eine umgedrehte Ansicht des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements, welches in 3D dargestellt ist.
Um das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element gemäß der Ausführungsform zu erhalten, wird der Basiskörper 8 entfernt, wie in 3F dargestellt. Nach dem Entfernen des Basiskörpers 8 enthält das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element den metallenen, aluminiumhaltigen Film 7 oder die Metalloxidschicht 4 auf der Oberfläche davon. Im Fall des metallenen, aluminiumhaltigen Films reflektiert das Metallaluminium sichtbares Licht; somit muss der metallene, aluminiumhaltige Film durch Ätzen entfernt werden, wie in 3G dargestellt. Im Fall der Metalloxidschicht 4 (einer Schicht, welche das amorphe Gel aus Aluminiumoxid enthält) dient die Schicht, welche das amorphe Gel aus Aluminiumoxid enthält, als die Metalloxidschicht 4 des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements. Somit kann die Schicht, welche das amorphe Gel aus Aluminiumoxid enthält, durch Ätzen entfernt werden, um die Oberflächenhärte und Lichtabsorptionseigenschaften, welche erforderlich sind, zu erfüllen. Als ein Ätzverfahren wird Nassätzen bevorzugt, bei dem ein metallener, aluminiumhaltiger Film oder die Metalloxidschicht 4 unter Verwendung einer Lösung von Säure oder Alkali aufgelöst wird. Beispiele für die Säure enthalten Salzsäure, Salpetersäure und Schwefelsäure. Beispiele für das Alkali enthalten Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid. Aus der Sicht der Arbeitseffizienz wird ein Ätzverfahren unter Verwendung einer Alkalilösung mehr bevorzugt. Die Ätzkonzentration liegt vorzugsweise im Bereich von einigen Prozent bis einigen zehn Prozent und die Ätzzeit liegt vorzugsweise im Bereich von einigen Stunden bis einigen Tagen. Wie in 3H dargestellt, kann das feine Metalloxid 3 der feinen vor- und rückspringenden Form 92 auch durch Ätzen entfernt werden. Dadurch kann die Metallschicht 1, in welcher das Metalloxid am feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 angebracht ist (mit anderen Worten der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film 10, welcher das Metalloxid enthält, das am feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 angebracht ist) gebildet werden. Das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element, in welchem die Metallschicht 1, welche den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 auf der äußersten Oberfläche enthält, mit dem Substrat 5 verbunden ist, wobei die Haftschicht 6 dazwischen vorgesehen ist, erzielt besonders ausgezeichnete Lichtabsorptionseigenschaften. Zusätzlich weist die Metallschicht 1, in welcher das Metalloxid am feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 angebracht ist, auch hervorragende Lichtabsorptionseigenschaften auf und kann auch eine verbesserte Festigkeit des feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitts 2 aufweisen; somit ist das Element auch hinsichtlich Haltbarkeit und Umgebungsbeständigkeit ausgezeichnet.
Der Rest des Metalloxids, wie zum Beispiel Aluminiumoxid, nach dem Ätzen (das Metalloxid, das am feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 angebracht ist) kann zum Beispiel durch EDX- oder XPS-Messung während der Oberflächen- oder Querschnittsbeobachtung mit einem REM oder TEM detektiert werden.
Wie oben beschrieben, kann der Grad der Ätzbehandlung mit Blick auf das gewünschte Gleichgewicht zwischen der Lichtabsorptionsleistung und der Oberflächenhärte des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements oder des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films eingestellt werden. Alternativ kann der Ätzschritt, welcher der vorliegende Schritt ist, durchgeführt werden, bevor der Schritt des Verbindens des Substrats 5, welcher der dritte Schritt ist, durchgeführt wird, und dann kann das Substrat 5 verbunden werden.
Das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element und der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß der Ausführungsform, die wie oben beschrieben erhalten wurden, enthalten die Metallschicht 1, welche den feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt 2 enthält, und absorbieren somit sichtbares Licht, was zu einem geringen Reflexionsgrad im Bereich des sichtbaren Lichts und einer geringen Ferninfrarotstrahlung führt. Dies führt zu einem hohen Reflexionsgrad im ferninfraroten Bereich und kann ausgezeichnete Lichtabsorptions- und Wärmeabschirmungseigenschaften erzielen.
Der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film 10 gemäß der Ausführungsform kann auf der Oberfläche eines beliebigen von verschiedenen Elementen oder Gegenständen angeordnet werden, um das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element 100 herzustellen. Der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film 10 gemäß der Ausführungsform wird vorzugsweise für ein wärmeerzeugendes Element als ein Element oder ein Gegenstand verwendet. Beispiele für den Gegenstand, der ein solches wärmeerzeugendes Element enthält, enthalten Batterien, Verbrennungsmotoren, Motoren und Fahrzeuge. Beispiele für Verbrennungsmotoren enthalten Hubkolbenmotoren, Rotationsmotoren, Dieselmotoren, Gasturbinenmotoren, Düsenmotoren und Raketenmotoren. Beispiele für Motoren enthalten Gleichstrommotoren, Wechselstrommotoren, PM-Motoren, Bürstenmotoren, Schrittmotoren, Induktionsmotoren, Servomotoren, Ultraschallmotoren, Radmotoren und Linearmotoren. Eine Transportvorrichtung, die einen Verbrennungsmotor und/oder einen Motor enthält, kann den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film 10 enthalten. Die Transportvorrichtung, die einen Verbrennungsmotor und/oder einen Motor enthält, ist nicht auf irgendeines von verschiedenen Fahrzeugen, wie Automobile und Elektrozüge, beschränkt. Beispiele dafür enthalten Schiffe, Luftfahrzeuge, wie Drohnen, und verschiedene Roboter, wie fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVS, engl. automated guided vehicles). Die Transportvorrichtung ist nicht auf eine Transportvorrichtung für die Personenbeförderung beschränkt, sondern kann eine Transportvorrichtung für den Frachttransport sein. Ein unbeaufsichtigter Betrieb kann durch Fernsteuerung oder autonome Führung verwendet werden. Ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug, das eine Batterie, einen Verbrennungsmotor und einen Motor enthält. Der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film 10 und das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element 100 gemäß der Ausführungsform können für streulichtverhindernde wärmeabschirmende Komponenten in optischen Vorrichtungen oder für Innen- und Außenkomponenten von weltraumbezogenen Vorrichtungen, wie künstlichen Satelliten, verwendet werden und können auch für Außenfilme, Sonnenkollektoren und so weiter verwendet werden. Zusätzlich kann der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß der Ausführungsform auch für Kleidung und so weiter verwendet werden. Ferner kann der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß der Ausführungsform als ein wärmeabschirmender dekorativer Film verwendet werden. Zum Beispiel kann der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß der Ausführungsform als ein wärmeabschirmender dekorativer Film auf einer beliebigen von Oberflächen von Fahrzeuginnenräumen, mobilen Vorrichtungen, elektrischen Haushaltsgeräten, Sonnenschirmen und Zeltwaren bereitgestellt werden. Wenn der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß der Ausführungsform auf einer Oberfläche eines Elements oder eines Gegenstands bereitgestellt wird, können beliebige von verschieden Klebstoffen verwendet werden. Der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film gemäß der Ausführungsform kann auf einer beliebigen von Oberflächen von Elementen und Gegenständen gemäß dem Verwendungszweck bereitgestellt werden. Die Oberflächen von Elementen und Gegenständen sind nicht auf glatte Oberflächen beschränkt und können zweidimensionale oder dreidimensionale gekrümmte Oberflächen aufweisen.
In einer herkömmlichen Infrarot-Wärmebildkamera war es, wenn verschiedene Elemente oder Gegenstände in einem Blickwinkel vorhanden sind, schwierig, ein zu detektierendes Element oder einen zu detektierenden Gegenstand zu identifizieren. Ein Element oder ein Gegenstand, welche den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film gemäß der Ausführungsform auf der äußersten Oberfläche enthalten, weisen eine Differenz in der Detektionstemperatur im Vergleich zu einem Element oder einem Gegenstand auf, welche den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film nicht enthalten; somit ermöglicht die Verwendung des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films gemäß der Ausführungsform eine eindeutige Identifizierung des Elements oder Gegenstands. Typischerweise weist eine Infrarot-Wärmebildkamera einen Detektionstemperatur-Fehlerbereich von 2 °C auf. Somit kann die Detektionstemperatur an einer Oberfläche des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films gegenüber der Oberfläche in Kontakt mit einem Element oder einem Gegenstand mindestens 3 °C niedriger sein als die Detektionstemperatur an einem Abschnitt des Elements oder Gegenstands, wo der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film nicht angeordnet ist. Hier kann, wenn das Element oder der Gegenstand ein wärmeerzeugendes Element ist, die Identifizierung eindeutiger durchgeführt werden.
BEISPIELE
Im Folgenden wird die Ausführungsform unter Bezugnahme auf Beispiele ausführlicher beschrieben.
Die Ausführungsform ist jedoch nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
Eine Linsenreflexionsgrad-Messvorrichtung (Handelsname: USPM-RU III, erhältlich von Olympus Corporation) wurde für die Reflexionsgradspektrum-Messung im Bereich des sichtbaren Lichts in den Beispielen verwendet.
Ein Fouriertransformation-Infrarotspektrophotometer (FT/IR-6600, erhältlich von JASCO Corporation) wurde für die Reflexionsgradspektrum-Messung im Infrarotbereich in den Beispielen verwendet.
(Beispiel 1)
(Herstellung eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements)
Aluminium-sec-butoxid (im Folgenden auch als „AI(O-sec-Bu)₃“ bezeichnet) und Ethylacetoacetat (im Folgenden auch als „EtOAcAc“ bezeichnet) wurden in 2-Propanol (im Folgenden auch als „IPA“ bezeichnet) aufgelöst und bei Raumtemperatur für etwa 3 Stunden gerührt, um eine Aluminiumoxid-Sollösung herzustellen. Das Molverhältnis der Komponenten in der Aluminiumoxid-Sollösung war Al(O-sec-Bu)₃:EtOAcAc:IPA = 1:1:20. Eine 0,01 M verdünnte Salzsäure wurde der Aluminiumoxid-Sollösung so zugegeben, dass die Menge der zugegebenen Salzsäure in Bezug auf Al(O-sec-Bu)₃ zweimal das Molverhältnis betrug, und die Mischung wurde für etwa 6 Stunden unter Rückfluss gehalten, um eine Sol-Gel-Beschichtungslösung herzustellen. Die Sol-Gel-Beschichtungslösung wurde auf ein Quarzglassubstrat (#1200), welches als ein Basismaterial dient, mit einer geschliffenen Oberfläche durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren aufgebracht, um einen Beschichtungsfilm zu bilden. Danach wurde der Beschichtungsfilm bei 100 °C für 1 Stunde wärmebehandelt, um einen transparenten Aluminiumoxidgelfilm bereitzustellen. Der Aluminiumoxidgelfilm wurde in heißes Wasser bei 80 °C für 30 Minuten eingetaucht und dann bei 100 °C für 10 Minuten getrocknet, um eine Aluminiumoxidschicht zu bilden, die eine feine vor- und rückspringende Form aufweist.
Eine wässrige Palladiumchloridlösung wurde auf die Aluminiumoxidschicht, welche die feine vor- und rückspringende Form aufweist, durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren aufgebracht und dann bei 100 °C getrocknet. Danach wurde das Substrat einer Eintauchbehandlung in einer Nickel-Phosphor-Plattierungslösung (Phosphorgehalt: etwa 1 bis 2 Gew.-%) unterzogen, die bei 80 °C für 20 Minuten eingestellt wurde, um eine Nickelschicht zu bilden, die als eine Metallschicht dient, die einen feinen vor- und rückspringend geformten Abschnitt und einen Basisabschnitt darunter enthält. Danach wurde der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film vom Quarzglassubstrat abgezogen und als ein Ätzschritt einer Ätzbehandlung bei Raumtemperatur für 50 Stunden unter Verwendung einer 3 M wässrigen Natriumhydroxidlösung unterzogen, um einen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film herzustellen. Die Gesamtdicke des resultierenden lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films betrug etwa 10 µm.
(Beobachtung der Querschnittsform)
Nachdem eine Schutzschicht auf der Filmoberflächenseite des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films gebildet wurde, wurde ein Abschnitt durch eine Bearbeitungsvorrichtung mit fokussiertem lonenstrahl (Handelsname: EM-TIC-3X, erhältlich von Leica) genommen und der Abschnitt wurde mit einem REM beobachtet. Der Abschnitt wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop (Handelsname: Ultra55, erhältlich von Carl Zeiss) beobachtet. 4 stellt ein Bild dar, das bei einer Vergrößerung von 1.000x (geringe Vergrößerung) beobachtet wurde, und 5 stellt ein Bild dar, das bei einer Vergrößerung von 100.000x (große Vergrößerung) beobachtet wurde. Aus 4 wird eine grobe Struktur beobachtet, welche aus dem Basismaterial stammt. Aus 5 wird die feine Struktur der feinen vor- und rückspringenden Struktur von Aluminiumoxid beobachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass der resultierende lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film aus einer hierarchischen Struktur gebildet ist, die zwei unterschiedliche Strukturen enthält: eine große Struktur (erste Struktur), die aus dem Basismaterial stammt, und eine kleine Struktur (zweite Struktur), die aus der feinen vor- und rückspringenden Form von Aluminiumoxid stammt. Zusätzlich wird in den Beobachtungsbildern des Querschnitts festgestellt, dass fünf oder mehr vorspringende Abschnitte in der zweiten Struktur in einem vorspringenden Abschnitt in der ersten Struktur enthalten sind. Das heißt, es wird festgestellt, dass ein vorspringender Abschnitt des Beobachtungsbilds, das bei einer Vergrößerung von 1.000x in 4 beobachtet wurde, sieben oder mehr vorspringende Abschnitte enthält, die im Beobachtungsbild beobachtet wurden, das bei einer Vergrößerung von 100.000x in 5 beobachtet wurde.
Tabelle 1 stellt die Oberflächenrauheit des resultierenden lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films dar.
Die Oberflächenrauheit wurde aus der Bildanalyse berechnet. Das Verfahren der Bildanalyse ist wie folgt: Die Bildanalysesoftware Image J (erhältlich von NIH Image, https://imagej.nih.gov/ij/) wurde für die Bildverarbeitung verwendet. Die durchschnittliche Rauheit Ra in jedem erhaltenen Querschnitts-REM-Bild wurde wie folgt berechnet: Ein Graustufenbild wurde binarisiert, und eine Rauheitskurve der unebenen Oberfläche wurde durch ein Liniendiagramm digitalisiert. Aus der digitalisierten Rauheitskurve wurde eine Durchschnittslinie für die geringe Vergrößerung und große Vergrößerung wie folgt bestimmt: Bei der geringen Vergrößerung wurde ein linearer Ausdruck an die digitalisierte Rauheitskurve durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate angepasst, um eine Durchschnittslinie zu bestimmen. Bei der großen Vergrößerung wurde die digitalisierte Rauheitskurve durch ein Savitzky-Golay-Filter geglättet, um eine Durchschnittslinie zu bestimmen. Die durchschnittliche Rauheit Ra wurde gemäß der Formel (1) berechnet, wobei Y die Differenz zwischen der digitalisierten Rauheitskurve und der Durchschnittslinie ist und X die Richtung der Durchschnittslinie ist.
Die erste Struktur des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films, der in Beispiel 1 erhalten wurde, wies eine durchschnittliche Rauheit Ra von 0,2 µm und eine maximale Höhe Rz von 1,3 µm auf. Die zweite Struktur wies eine durchschnittliche Rauheit Ra von 36 nm und eine maximale Höhe Rz von 165 nm auf.
(Bewertung eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements)
Das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element, das in Beispiel 1 erhalten wurde, wurde einer Messung eines Reflexionsgradspektrums im Bereich des sichtbaren Lichts und eines Reflexionsgradspektrums im Infrarotbereich unterzogen. Die Reflexionsgradspektrum-Messung wurde unter Verwendung einer Linsenreflexionsgrad-Messvorrichtung (Handelsname: USPM-RU III, erhältlich von Olympus Corporation) durchgeführt, und die Reflexionsgradspektrum-Messung im Infrarotbereich wurde unter Verwendung eines Fouriertransformation-Infrarotspektrophotometers (Handelsname: FT/IR-6600, erhältlich von JASCO Corporation) durchgeführt. Die Ergebnisse der Reflexionsgradspektrum-Messung im Bereich des sichtbaren Lichts sind in 6 dargestellt. Die Ergebnisse der Reflexionsgradspektrum-Messung im Infrarotbereich sind in 7 dargestellt. Tabelle 1 stellt die Reflexionsgrade im Bereich des sichtbaren Lichts und im Infrarotbereich des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements dar, welche durch die Reflexionsgradspektrum-Messung im Bereich des sichtbaren Lichts und im Infrarotbereich erhalten wurden. In Tabelle 1 wurde ein Element mit einem geringen Reflexionsgrad im Bereich des sichtbaren Lichts und ausgezeichneten Lichtabsorptionseigenschaften als A bewertet. Ein Element mit einem höheren Reflexionsgrad zur langen Wellenlängenseite im mittleren bis ferninfraroten Bereich und ausgezeichneten Wärmeabschirmungseigenschaften wurde als A bewertet.
6 zeigt an, dass das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element dieses Beispiels aufgrund seines geringen Reflexionsgrades im Bereich des sichtbaren Lichts ausgezeichnete Lichtabsorptionseigenschaften aufweist.
7 zeigt an, dass das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element dieses Beispiels ausgezeichnete Wärmeabschirmungseigenschaften aufweist, da der Reflexionsgrad zur langen Wellenlängenseite im mittleren bis ferninfraroten Bereich zunimmt.
Tabelle 1 stellt die Ergebnisse der Aufnahme des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements mit einer Wärmebildkamera (Infrarotkamera) bei verschiedenen Aufnahmewinkeln in acht Richtungen dar, die um 45° beabstandet sind.
In Tabelle 1 wurde ein Element, bei dem die Reflexionen einer Umgebungslichtquelle aus keinem Winkel beobachtet wurden und die Blendung aufgrund der Reflexionen von der Umgebungslichtquelle gering war, als A bewertet. Ein Element, bei dem ein wärmeabschirmendes Objekt aufgrund von Reflexionen von der Umgebungslichtquelle abhängig vom Winkel (starke Reflexion (Blendung) von Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird) schwierig zu sehen war, wurde als B bewertet.
(Beispiel 2)
Ein lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Basismaterial in #600 geschliffenes Glas geändert wurde.
(Beispiel 3)
Ein lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Basismaterial in #400 geschliffenes Glas geändert wurde.
(Beispiel 4)
Ein lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Basismaterial in #240 geschliffenes Glas geändert wurde.
(Beispiel 5)
Ein lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Basismaterial in #120 geschliffenes Glas geändert wurde.
Tabelle 1 stellt die Oberflächenrauheit und die Reflexionsgrade im Bereich des sichtbaren Lichts und im Infrarotbereich dar, welche durch die Messung der Reflexionsspektren im Bereich des sichtbaren Lichts und im Infrarotbereich der lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Filme erhalten wurden, die in den Beispielen 1 bis 5 hergestellt wurden.
(Beispiel 6)
Ein Gegenstand, in dem der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film, der in Beispiel 1 hergestellt wurde, an einer Oberfläche eines plattenförmigen rostfreien Stahls (SUS) angebracht wurde (im Folgenden als ein „Gegenstand, der einen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält“ bezeichnet), wurde hergestellt. Der Gegenstand, welcher den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält, und ein Gegenstand, welcher der gleiche wie der Gegenstand war, welcher den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film auf seiner Oberfläche enthält, außer dass er den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film nicht enthielt (im Folgenden als ein „Gegenstand, der keinen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält“ bezeichnet), wurden auf der Heizvorrichtung platziert. Wenn die Oberflächentemperatur des Gegenstands, der keinen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält, 40 °C erreichte, wurde die Infrarot-Thermographievorrichtung (Modell: H2640, erhältlich von Nippon Avionics Co., Ltd.) verwendet, um die Oberflächentemperaturen des Gegenstands, welcher den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält, und des Gegenstands, der keinen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält, zu messen. Die Messumgebung für die Oberflächentemperatur betrug Raumtemperatur, und der Abstand zwischen dem Gegenstand und der Messvorrichtung betrug etwa 40 cm. Der Gegenstand, welcher den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält, wies eine Oberflächentemperatur von etwa 30 °C auf, welche etwa 10 °C niedriger als die Oberflächentemperatur des Gegenstands war, der keinen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält. Wenn die Oberflächentemperatur des Gegenstands, der keinen lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält, auf etwa 60 °C eingestellt wurde, betrug die Oberflächentemperatur des Gegenstands, welcher den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält, etwa 36 °C, welche etwa 24 °C niedriger war. Die oben beschriebenen Ergebnisse zeigten an, dass der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film in diesem Beispiel ausgezeichnete Wärmeabschirmungseigenschaften aufwies. Es wurde eine klare Temperaturdifferenz zwischen der Detektionstemperatur des Gegenstands und der tatsächlichen Temperatur beobachtet, und es wurde festgestellt, dass der Gegenstand durch die Infrarot-Wärmebildkamera identifiziert werden konnte.
Darüber hinaus wurde festgestellt, dass der Gegenstand, welcher den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film enthält, der in Beispiel 1 hergestellt wurde, die Reflexionen der Umgebungslichtquelle reduziert hat.
Die lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Filme, die in den Beispielen 2 bis 5 erhalten wurden, wurden auch auf die gleiche Weise bewertet. Die Ergebnisse zeigten an, dass die Detektionstemperatur an der Oberfläche des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films gegenüber der Oberfläche in Kontakt mit dem Element oder Gegenstand mindestens 3 °C niedriger war als die Detektionstemperatur am Abschnitt des Elements oder Gegenstands, wo der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film nicht angeordnet war, und dass die Wärmeabschirmungseigenschaften gezeigt wurden. Es wurde auch festgestellt, dass die Reflexionen einer Umgebungslichtquelle reduziert wurden, wie im Gegenstand von Beispiel 1.
(Vergleichsbeispiel)
Ein lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Basismaterial auf spiegelpoliertes Glas geändert wurde. Unter den gleichen Bedingungen wie beim lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Element von Beispiel 1 wurden ein Reflexionsgradspektrum in einem Bereich des sichtbaren Lichts und ein Reflexionsgradspektrum in einem Infrarotbereich gemessen, und die Aufnahme mit einer Wärmebildkamera (Infrarotkamera) wurde durchgeführt. 6 und 7 und Tabelle 1 stellen die Ergebnisse dar.
[Tabelle 1]
Die oben beschriebenen Ergebnisse zeigten an, dass der Gegenstand der Ausführungsform sowohl hinsichtlich der Lichtabsorptionseigenschaften als auch der Wärmeabschirmungseigenschaften ausgezeichnet war, während die Reflexionen der Umgebungslichtquelle reduziert wurden.
Gemäß der Ausführungsform ist es möglich, den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film und das lichtabsorbierende wärmeabschirmende Element bereitzustellen, die sichtbares Licht und Nahinfrarotlicht (geringer Reflexionsgrad) absorbieren und eine geringe Ferninfrarotstrahlung (hoher Reflexionsgrad) aufweisen, die normalerweise inkompatibel sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Änderungen und Modifikationen können innerhalb des Geists und Umfangs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden. Um die Öffentlichkeit über den Umfang der vorliegenden Erfindung zu informieren, werden daher die folgenden Ansprüche erstellt.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-125161 , eingereicht am 22. Juli 2020, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004261910 [0003]
JP 2020125161 [0112]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Black Electroless Nickel Plating“, Journal of the Surface Finishing Society of Japan, Vol. 66, Nr. 11, 503-506, 2015 [0004]

Claims

Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film, umfassend eine Metallschicht, wobei die Metallschicht enthält: einen Basisabschnitt und einen vor- und rückspringend geformten Abschnitt, der auf dem Basisabschnitt angeordnet ist, wobei der vor- und rückspringend geformte Abschnitt enthält: eine erste vor- und rückspringende Struktur, die mehrere vorspringende Abschnitte enthält, und eine zweite vor- und rückspringende Struktur, die auf jedem der mehreren vorspringenden Abschnitte angeordnet ist, wobei die zweite vor- und rückspringende Struktur mehrere vorspringende Abschnitte enthält, wobei sich der Basisabschnitt unter den mehreren vorspringenden Abschnitten erstreckt, die in der ersten vor- und rückspringenden Struktur enthalten sind, und Hauptkomponenten von Metallmaterialien des Basisabschnitts, der ersten vor- und rückspringenden Struktur und der zweiten vor- und rückspringenden Struktur identisch sind.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach Anspruch 1, wobei jedes der Metallmaterialien des Basisabschnitts, der ersten vor- und rückspringenden Struktur und der zweiten vor- und rückspringenden Struktur eines von Nickel, Chrom und Zink enthält.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Basisabschnitt eine Dicke von 200 nm oder mehr aufweist.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Metalloxid, das an einer Oberfläche des vor- und rückspringend geformten Abschnitts angebracht ist, enthalten ist.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach Anspruch 4, wobei sich eine Metallkomponente des Metalloxids von einer Metallkomponente der Metallschicht unterscheidet.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Metalloxid zwischen den mehreren vorspringenden Abschnitten angeordnet ist, die in der zweiten vor- und rückspringenden Struktur enthalten sind.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Metalloxid Aluminiumoxid enthält.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Metalloxid einen Kristall enthält, der Aluminiumoxid als eine Hauptkomponente enthält.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei eine Metalloxidschicht, welche den vor- und rückspringend geformten Abschnitt bedeckt, enthalten ist und das Metalloxid zwischen der Metalloxidschicht und der Metallschicht angeordnet ist.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Metalloxidschicht, welche den vor- und rückspringend geformten Abschnitt bedeckt, enthalten ist.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Metalloxidschicht ein amorphes Gel aus Aluminiumoxid enthält.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei sieben oder mehr vorspringende Abschnitte unter den mehreren vorspringenden Abschnitten, die in der zweiten vor- und rückspringenden Struktur enthalten sind, an einem vorspringenden Abschnitt unter den mehreren vorspringenden Abschnitten, die in der ersten vor- und rückspringenden Struktur enthalten sind, angeordnet sind.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste vor- und rückspringende Struktur eine durchschnittliche Rauheit Ra1 von 0,1 µm oder mehr und 5 µm oder weniger aufweist und die zweite vor- und rückspringende Struktur eine durchschnittliche Rauheit Ra2 von 1 nm oder mehr und 50 nm oder weniger aufweist.
Lichtabsorbierender wärmeabschirmender Film nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die erste vor- und rückspringende Struktur eine maximale Höhe Rz1 von 1 µm oder mehr und 10 µm oder weniger aufweist und die zweite vor- und rückspringende Struktur eine maximale Höhe Rz2 von 100 nm oder mehr und 800 nm oder weniger aufweist.
Lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element, umfassend: ein Substrat; und den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film auf dem Substrat angeordnet ist.
Lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element nach Anspruch 15, wobei eine Haftschicht, welche den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film und das Substrat verbindet, enthalten ist.
Lichtabsorbierendes wärmeabschirmendes Element nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Substrat ein Metall umfasst.
Gegenstand, umfassend: ein wärmeerzeugendes Element; und den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film konfiguriert ist, um Wärme vom wärmeerzeugenden Element zu blockieren.
Gegenstand nach Anspruch 18, wobei eine Detektionstemperatur an einer Oberfläche des lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films gegenüber einer Oberfläche neben dem wärmeerzeugenden Element mindestens 3 °C niedriger ist als eine Detektionstemperatur an einem Abschnitt des wärmeerzeugenden Elements, wo der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film nicht angeordnet ist.
Gegenstand, umfassend: den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der lichtabsorbierende wärmeabschirmende Film konfiguriert ist, um eine Reflexion einer Umgebungslichtquelle zu reduzieren.
Transportvorrichtung, umfassend: mindestens eines von einem Verbrennungsmotor und einem Motor; und den lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Film nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Verfahren zur Herstellung eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Films, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Gussform, die eine vor- und rückspringende Form aufweist; und Bilden einer Metallschicht auf der Gussform, auf welche die vor- und rückspringende Form übertragen wird, wobei die Gussform eine vor- und rückspringende Struktur aufweist, die mehrere rückspringende Abschnitte enthält, und wobei die vor- und rückspringende Form mehrere rückspringende Abschnitte enthält, die auf einer Oberfläche jedes der mehreren rückspringenden Abschnitte angeordnet sind, die in der vor- und rückspringenden Struktur enthalten sind.
Verfahren zur Herstellung eines lichtabsorbierenden wärmeabschirmenden Elements, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Gussform, die eine vor- und rückspringende Form aufweist; Bilden einer Metallschicht auf der Gussform, auf die die vor- und rückspringende Form übertragen wird; und Verbinden eines Substrats mit einer Oberfläche der Metallschicht gegenüber einer Oberfläche, auf welche die vor- und rückspringende Form übertragen wird, wobei die Gussform eine vor- und rückspringende Struktur aufweist, die mehrere rückspringende Abschnitte enthält, und wobei die vor- und rückspringende Form mehrere rückspringende Abschnitte umfasst, die auf einer Oberfläche jedes der mehreren rückspringenden Abschnitte angeordnet sind, die in der vor- und rückspringenden Struktur enthalten sind.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 23, wobei das Substrat ein Metall umfasst.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, ferner umfassend einen Schritt des Entfernens mindestens eines Teils der Gussform von einem Oberteil der Metallschicht.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 25, wobei die Gussform einen Basiskörper und ein Metalloxid enthält, das über dem Basiskörper angeordnet ist, und nach dem Entfernungsschritt mindestens ein Teil des Metalloxids, das an der Metallschicht angebracht ist, vom Oberteil der Metallschicht entfernt wird.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei die Gussform einen Basiskörper und ein Metalloxid enthält, das über dem Basiskörper angeordnet ist, und das Metalloxid die vor- und rückspringende Form bildet.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei die vor- und rückspringende Form durch Tauchbehandlung eines Films, der Aluminium enthält, in heißem Wasser gebildet wird.