DE60129090T2

DE60129090T2 - Verbundwerkstoff

Info

Publication number: DE60129090T2
Application number: DE60129090T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Shizuoka-shi Kikuchi; Toru Shimada-shi Komatsu; Masaki Fujieda-shi Kobayashi
Original assignee: Murakami Corp
Current assignee: Murakami Corp
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: CN1372511A; DE60129090D1; KR100558151B1; TWI235116B; US20030016433A1; JP3372527B2; JP2001322202A; EP1203653A4; EP1203653B1; AU5876301A; WO2001087593A1; KR20020016788A; CN100363173C; EP1203653A1; US6742902B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbundmaterial, dessen Oberfläche so hergestellt wird, daß diese hydrophil ist oder Antifouling-Eigenschaften aufweist, durch Bilden einer Filmschicht, enthaltend eine photokatalytische Substanz, auf einer Materialoberfläche eines Substrats, einer Linse, einer Glasplatte, eines Spiegels etc., was die hydrophile Eigenschaft oder die Antifouling-Eigenschaft der Materialoberfläche verbessert.
Hintergrund der Erfindung
Eine Technik, welche eine Oberfläche eines Materiales durch das Bilden einer photokatalytischen Substanzschicht auf einer Materialoberfläche sauber hält, ist bekannt. Diese Technik ermöglicht es, Schmutz leicht durch Zersetzen des Schmutzes, der an die Materialoberfläche anhaftet, unter der Verwendung einer photokatalytischen Substanzschicht, die auf der Materialoberfläche zur Verfügung gestellt wird, und durch Spülen der Materialoberfläche mit Wasser oder ähnlichem zu entfernen.
Es wurde ein Verbundmaterial, welches eine Reinigungstechnik einer Materialoberfläche verwendet, die solch eine photokatalytische Substanzschicht verwendet, vorgeschlagen, was in einem japanisches Patent offenbart wurde, das unter der Nummer H10-36144 offengelegt und von diesem Anmelder angemeldet wurde. Seine Struktur ist beschrieben, mit Bezug auf die Querschnittsabbildung 2. In dieser wird eine Oberfläche hydrophil gemacht, durch zur Verfügung stellen eines porösen SiO₂-Films 6 auf der Oberfläche eines Basismaterials 2. Eine Oberfläche eines SiO₂-Films 6 ist ursprünglich hydrophil, jedoch wird die hydrophile Eigenschaft dadurch verbessert, daß die Oberfläche porös gemacht wird. Wenn ausschließlich ein SiO₂-Film 6 zur Verfügung gestellt wird, nimmt die hydrophile Eigenschaft ab, wenn Schmutz auf der Oberfläche anhaftet und wenn der Film Luft für einen langen Zeitraum ausgesetzt wird. Wenn dementsprechend ein TiO₂-Film 4 zwischen einem SiO₂-Film 6 und einem Basismaterial 2 zur Verfügung gestellt wird, wird die photokatalytische Zersetzungsaktivität des TiO₂-Films 4 verwendet, um Schmutz, der an die Oberfläche eines SiO₂-Films 6 anhaftet, zu zersetzen und um die Oberfläche eines SiO₂-Films 6 sauber zu halten, wobei die hydrophile Eigenschaft aufrecht erhalten wird.
3 zeigt eine graphische Darstellung, die die spektralen Reflektions-Eigenschaften in einem sichtbaren Bereich (380~780 nm) in einer herkömmlichen Struktur anzeigt, wie sie in 2 gezeigt wird, mit einer SiO₂-Filmdicke von 10 nm und wenn die Filmdicke eines TiO₂-Films 4 50, 100, 150 und 200 nm beträgt. 4 zeigt eine graphische Darstellung, die die spektralen Reflektions-Eigenschaften mit ähnlichen Proben anzeigt. Wie in 3 und 4 gezeigt wird, wird mit einer Filmdicke eines TiO₂-Films 4 von 50 nm eine relativ flache Reflektions-Eigenschaft und Transmissions-Eigenschaft erreicht, wohingegen die Amplitude in der Reflektion mit einer Filmdicke von 100, 150 und 200 nm ansteigt, wenn sich die Wellenlängen ändern.
Zusätzlich zeigt Tabelle 1 anfängliche Kontaktwinkel und Kontaktwinkel nach der Belichtung mit Schwarzlicht mit einer Intensität von 1 mW/cm² für vier Stunden, wenn Öl auf jede Materialoberfläche eines TiO₂-Films 4 aufgebracht wird, unter der Verwendung von Proben, die mit einer herkömmlichen Struktur, wie in 2 gezeigt wird, mit einer Filmdicke von 50, 100 oder 150 nm hergestellt wurden, ähnlich zu 3 bzw. 4. Tabelle 1

TiO₂ Filmdicke (in nm) Anfänglicher Kontaktwinkel (in Grad) Kontaktwinkel nach der Belichtung mit Schwarzlicht (in Grad)

50 87,7 72,1

100 86,6 8,3

150 85,6 7,9
EP 0 978 494 A offenbart ein Glassubstrat mit einem dünnen Metallfilm, der eine Dicke von mehreren Zehnteln nm aufweist, der durch sekundäres Zerstäuben gebildet wird, und einem photokatalytischen TiO₂-Film und einem porösen SiO₂-Film, gebildet auf dem dünnen Metallfilm.
Offenbarung der Erfindung
Wie aus den Ergebnissen aus Tabelle 1 gesehen werden kann, wird für ein hydrophiles Material unter der Verwendung der oben angegebenen photokatalytischen Substanz ein photokatalytischer Substanzfilm 4 mit einer Filmdicke von 100 nm oder mehr benötigt, um eine photokatalytische Zersetzungswirkung zu erhalten, um hydrophile Eigenschaft aufrecht zu erhalten. Wie in 3 gezeigt wird, findet jedoch, wenn ein TiO₂-Film 4 mit einer Filmdicke von 100, 150 oder 200 nm verwendet wird, aufgrund der ansteigenden Amplitude, die in den spektralen Eigenschaften auftritt, ein Färbungsvorgang auf einer Materialoberfläche statt. Dies ist so, weil optische Interferenz im Bereich sichtbaren Lichts in einem TiO₂-Film 4 aufgrund der Bildung eines dicken TiO₂-Films 4 auftritt. Wenn daher die Amplitude in den spektralen Eigenschaften groß ist, wird der Farbton einer ursprünglichen Materialoberfläche gestört. Zusätzlich wird mehr photokatalytisches Substanzmaterial benötigt, um eine große Filmdicke zur Verfügung zu stellen.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Abwägung der oben aufgeführten Punkte realisiert, um ein Verbundmaterial zur Verfügung zu stellen, welches ausreichende Antifouling-Eigenschaften oder hydrophile Eigenschaft erhalten kann, auch wenn ein photokatalytischer Substanzfilm dünner ist als ein herkömmlicher Film. Daher wird eine optische Interferenz-Wirkung in einer photokatalytischen Substanz unterdrückt und die Menge an zu verwendender photokatalytischer Substanz wird verringert.
Die vorliegende Erfindung weist auf: ein Basismaterial, eine transparente Metall-Dünnschicht, die auf einer Oberfläche des Basismaterials zur Verfügung gestellt wird, die eine Dicke von zwischen 1,0 und 10,0 nm aufweist, und eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, die auf einer Oberfläche der transparenten Metall-Dünnschicht zur Verfügung gestellt wird, wobei die transparente Metall-Dünnschicht ultraviolette Strahlen so reflektiert, daß diese in die Photokatalysator-enthaltende Schicht wieder eintreten. Mit den Experimenten, die von den Erfindern durchgeführt wurden, wurde gefunden, daß durch das zur Verfügung stellen einer transparenten Metall-Dünnschicht, die photokatalytische Eigenschaft verbessert wird. Aufgrund dessen kann, weil hydrophile oder Antifouling-Eigenschaften sogar dann erhalten werden können, wenn eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, dünner ist als herkömmliche Lagen, die Menge an einer zu verwendenden photokatalytischen Substanz reduziert werden.
Durch Herstellen einer dünneren hydrophilen funktionellen Lage, die eine photokatalytische Substanz enthält, kann zusätzlich die optische Interferenz in einer hydrophilen funktionellen Lage, die die photokatalytische Substanz enthält, reduziert werden und kann der Farbton eines Basismaterials aufrechterhalten werden.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausführungsform 1 zur Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen nicht beschlagenden Spiegel zeigt.
3 ist eine graphische Darstellung, die die Reflektions-Eigenschaften eines TiO₂-Films, der Dicken von 50, 100, 150 und 200 nm aufweist, in einem herkömmlichen nicht beschlagenden Spiegel zeigt.
4 ist eine graphische Darstellung, die die Transmissions-Eigenschaften eines TiO₂-Films, der Dicken von 50, 100, 150 und 200 nm aufweist, in einem herkömmlichen nicht beschlagenden Spiegel zeigt.
5 ist eine graphische Darstellung, die die Transmissions-Eigenschaften anzeigt, wenn Cr für eine transparenten Metall-Dünnschicht der Ausführungsform verwendet wird, die in 1 gezeigt wird.
6 ist eine graphische Darstellung, die die Transmissions-Eigenschaften anzeigt, wenn Rh für eine transparenten Metall-Dünnschicht der Ausführungsform verwendet wird, die in 1 gezeigt wird.
7 ist eine graphische Darstellung, die die Transmissions-Eigenschaften anzeigt, wenn Ag für eine transparenten Metall-Dünnschicht der Ausführungsform verwendet wird, die in 1 gezeigt wird.
8 ist eine graphische Darstellung, die die Transmissions-Eigenschaften anzeigt, wenn Pt für eine transparenten Metall-Dünnschicht der Ausführungsform verwendet wird, die in 1 gezeigt wird.
9 ist eine graphische Darstellung, die die Transmissions-Eigenschaften anzeigt, wenn Al für eine transparenten Metall-Dünnschicht der Ausführungsform verwendet wird, die in 1 gezeigt wird.
10 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen gefärbten Spiegel zeigt.
14 ist eine Querschnittsansicht, die einen gefärbten nicht beschlagenden Spiegel zeigt, welcher eine hydrophile Schicht, die in 2 gezeigt ist, mit dem gefärbten Spiegel, der in 13 gezeigt wird, kombiniert.
15 ist eine graphische Darstellung der Reflektions-Eigenschaften von Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung, die in 12 gezeigt ist, des gefärbten Spiegels, der in 13 gezeigt wird, und des gefärbten nicht beschlagenden Spiegels, der in 14 gezeigt wird.
16 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Festphase-elektrochromen reflexfreien („glare-proof") Spiegel zeigt.
20 ist eine Querschnittsansicht, die einen Festphase-elektrochromen reflexfreien nicht beschlagenden Spiegel zeigt, welcher einen hydrophilen Film, wie er in 2 gezeigt wird, mit dem Festphase-elektrochromen reflexfreien Spiegel, der in 19 gezeigt wird, kombiniert.
21 ist eine graphische Darstellung der Reflektions-Eigenschaften von Ausfürungsform 7 der vorliegenden Erfindung, die in 18 gezeigt wird, des Festphase-elektrochromen reflexfreien Spiegels, wie er in 19 gezeigt wird, und des Festphase-elektrochromen reflexfreien nicht beschlagenden Spiegels, der in 20 gezeigt wird.
22 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung zeigt.
23 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist eine Querschnittsansicht, die die Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den Figuren zeigen die Symbole folgendes an:
22: lichtdurchlässiges Basismaterial, 24: transparente Metall-Dünnschicht, 26: hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, 28: photokatalytische Schicht, enthaltend eine photokatalytische Substanz, 30: hydrophile Schicht, enthaltend eine hydrophile Substanz, 34: gemischte Schicht, enthaltend eine photokatalytische Substanz und eine hydrophile Substanz, 40: Reflektionsfilm, 42: transparenter Elektrodenfilm, 44: Festphasen-elektrochrome Schicht, 46: Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm, 52: Flüssigphase-elektrochrome Schicht, 54: erster transparenter Elektrodenfilm, 56: zweiter transparenter Elektrodenfilm.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird oben zusammengefaßt. Zusätzlich kann in der vorliegenden Erfindung das oben erwähnte Basismaterial ein lichtdurchlässiges Material umfassen.
Zusätzlich kann in der vorliegenden Erfindung das oben erwähnte Basismaterial ein Beschichtungsmaterial umfassen.
Zusätzlich kann in der vorliegenden Erfindung das oben erwähnte Basismaterial ein lichtdurchlässiges Beschichtungsmaterial umfassen. Dementsprechend kann, weil ausreichende photokatalytische Leistung auch dann erreicht werden kann, wenn eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, dünn gemacht wird, optische Interferenz in einer hydrophilen funktionellen Lage, enthaltend die photokatalytische Substanz, reduziert werden und die ursprüngliche optische Transparenz des lichtdurchlässigen Beschichtungsmaterials aufrechterhalten werden.
Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung als ein nicht beschlagender Spiegel durch das zur Verfügung stellen eines Reflektionsfilms auf der Rückseite des oben erwähnten lichtdurchlässigen Beschichtungsmaterials (welches eine Oberfläche ist, auf welcher die oben erwähnte transparente Metall-Dünnschicht nicht zur Verfügung gestellt wird) konstruiert sein. Demgemäß kann, weil ausreichend photokatalytische Leistung auch dann erhalten werden kann, wenn eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, dünn gemacht wird, optische Interferenz in einer hydrophilen funktionellen Lage, enthaltend die photokatalytische Substanz, reduziert werden und der Farbton eines reflektierten Bildes durch einen Reflektionsfilm aufrechterhalten werden.
Das oben erwähnte lichtdurchlässige Beschichtungsmaterial umfaßt ein lichtdurchlässiges gefärbtes Beschichtungsmaterial, das eine Lichtwellenlängen-Selektivität aufweist. Demgemäß kann, weil ausreichend photokatalytische Leistung auch dann erhalten werden kann, wenn eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, dünn gemacht wird, optische Interferenz in einer hydrophilen funktionellen Lage, enthaltend die photokatalytische Substanz, reduziert werden und ein transparentes nicht beschlagendes Beschichtungsmaterial zur Verfügung gestellt werden, welches den originalen Farbton des lichtdurchlässigen gefärbten Beschichtungsmaterials aufrechterhält.
Durch das zur Verfügung stellen eines Reflektionsfilms auf der Rückseite des oben erwähnten lichtdurchlässigen Beschichtungsmaterials kann ein nicht beschlagender Spiegel konstruiert werden. Demgemäß kann, weil ausreichend photokatalytische Leistung auch dann erhalten werden kann, wenn eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, dünn gemacht wird, optische Interferenz in einer hydrophilen funktionellen Lage, enthaltend die photokatalytische Substanz, reduziert werden und ein nicht beschlagender Spiegel zur Verfügung gestellt werden, welcher den originalen Farbton des lichtdurchlässigen gefärbten Beschichtungsmaterials aufrechterhält.
Zusätzlich kann in der vorliegenden Erfindung das oben erwähnte lichtdurchlässige Beschichtungsmaterial durch zur Verfügung stellen einer Flüssigphase-elektrochromen Schicht zwischen zwei lichtdurchlässigen Substraten und transparenten Elektrodenfilmen auf einer entsprechenden Oberfläche gegenüber der oben erwähnten zwei lichtdurchlässigen Substrate konstruiert werden. Demgemäß kann, weil ausreichend photokatalytische Leistung auch dann erhalten werden kann, wenn eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, dünn gemacht wird, optische Interferenz in einer hydrophilen funktionellen Lage, enthaltend die photokatalytische Substanz, reduziert werden und ein nicht beschlagendes Material zur Verfügung gestellt werden, welches nicht mit einer Farb-, blendfreien („antiglare") Aktivität der Flüssigphase-elektrochromen Schicht interferiert.
Durch das zur Verfügung stellen eines Reflektionsfilmes auf der Rückseite des oben erwähnten lichtdurchlässigen Beschichtungsmaterials kann ein nicht beschlagender Spiegel konstruiert werden. Demgemäß kann, weil ausreichend photokatalytische Leistung auch dann erhalten werden kann, wenn eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, dünn gemacht wird, optische Interferenz in einer hydrophilen funktionellen Lage, enthaltend die photokatalytische Substanz, reduziert werden und ein nicht beschlagender Spiegel zur Verfügung gestellt werden, welcher nicht mit einer Farb-, blendfreien Aktivität der Flüssigphase-elektrochromen Schicht interferiert.
Zusätzlich kann in der vorliegenden Erfindung das oben erwähnte lichtdurchlässige Beschichtungsmaterial in laminierten Schichten des ersten transparenten Elektrodenfilms, einer Festphase-elektrochromen Schicht und des zweiten transparenten Elektrodenfilms in fortlaufender Reihenfolge auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Substrates konstruiert werden. Demgemäß kann, weil ausreichend photokatalytische Leistung auch dann erhalten werden kann, wenn eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, dünn gemacht wird, optische Interferenz in einer hydrophilen funktionellen Lage, enthaltend die photokatalytische Substanz, reduziert werden und ein nicht beschlagendes Material zur Verfügung gestellt werden, welches nicht mit einer Farb-, blendfreien Aktivität der Festphase-elektrochromen Schicht interferiert.
Zusätzlich kann in der vorliegenden Erfindung das oben erwähnte Beschichtungsmaterial durch Bilden in laminierten Schichten eines transparenten Elektrodenfilms, einer Festphase-elektrochromen Schicht und eines Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilms in fortlaufender Reihenfolge auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats konstruiert werden. Demgemäß kann, weil ausreichend photokatalytische Leistung auch dann erhalten werden kann, wenn eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, dünn gemacht wird, optische Interferenz in einer hydrophilen funktionellen Lage, enthaltend die photokatalytische Substanz, reduziert werden und ein nicht beschlagender Spiegel zur Verfügung gestellt werden, welcher nicht mit einer Farb-, blendfreien Aktivität der Festphase-elektrochromen Schicht interferiert. Weil der oben erwähnte Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm sowohl als ein Elektrodenfilm als auch als ein Reflektionsfilm dienen kann, ist es außerdem nicht notwendig, beide Filme zur Verfügung zu stellen, und es können Herstellungs- und Materialkosten reduziert werden.
Alternativ dazu wird in der vorliegenden Erfindung ein Beschichtungsmaterial als ein nicht beschlagender Spiegel gebildet, in welchem ein lichtdurchlässiges Substrat mit einem transparenten Elektrodenfilm, der auf einer Seite zur Verfügung gestellt wird, und ein Substrat mit einem Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm, der auf der anderen Seite zur Verfügung gestellt wird, so angeordnet werden, so daß der transparente Elektrodenfilm und der Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm einander gegenüberliegen und eine Flüssigphase-elektrochrome Schicht zwischen dem lichtdurchlässigen Substrat und dem Substrat zur Verfügung gestellt wird. Demgemäß kann, weil ausreichend photokatalytische Leistung auch dann erhalten werden kann, wenn eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, dünn gemacht wird, optische Interferenz in einer hydrophilen funktionellen Lage, enthaltend die photokatalytische Substanz, reduziert werden und ein nicht beschlagender Spiegel zur Verfügung gestellt werden, welcher nicht mit einer Farb-, blendfreien Aktivität der Festphase-elektrochromen Schicht interferiert. Weil der oben erwähnte Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm sowohl als ein Elektrodenfilm als auch als ein Reflektionsfilm dienen kann, ist es außerdem nicht notwendig, beide Filme zur Verfügung zu stellen, und es können Herstellungs- und Materialkosten reduziert werden.
Zusätzlich kann ein nicht beschlagender Spiegel, der ein Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, als ein Außenspiegel zur Verwendung in Automobilen strukturiert werden.
Eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend die oben erwähnte photokatalytische Substanz, kann von der Seite des oben erwähnten Basismaterials ein Laminat einer photokatalytischen Schicht, enthaltend eine photokatalytische Substanz, und eine hydrophile Schicht, enthaltend eine hydrophile Substanz, als ihr hauptsächliches Element umfassen.
Eine Schichtdicke für eine hydrophile Schicht der oben erwähnten hydrophilen Substanz kann 50 nm oder weniger betragen.
Eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend die oben erwähnte photokatalytische Substanz, kann eine gemischte Lage umfassen, enthaltend eine photokatalytische Substanz und eine hydrophile Substanz als ihr hauptsächliches Element.
Die Hauptkomponente der oben erwähnten photokatalytischen Substanz kann TiO₂ sein und die Hauptkomponente der oben erwähnten hydrophilen Substanz kann SiO₂ sein.
Eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend die oben erwähnte photokatalytische Substanz, kann eine Schicht der Hauptkomponente umfassen, welche eine photokatalytische Substanz ist.
Die Hauptkomponente der oben erwähnten photokatalytischen Substanz kann TiO₂ sein.
Die Oberfläche einer hydrophilen funktionellen Lage, enthaltend die oben erwähnte photokatalytische Substanz, kann porös konstruiert werden. Demgemäß kann, weil die Oberfläche porös ist, die hydrophile Eigenschaft verbessert werden.
Die oben erwähnte transparente Metall-Dünnschicht kann zum Beispiel Cr, Rh, Ag, Pt, Al oder eine Mischung dieser als ihr Hauptkomponente umfassen.
In der vorliegenden Erfindung ist eine transparente Metall-Dünnschicht eine Metall-Dünnschicht, welche im Bereich des sichtbaren Lichtes transparent ist, und welche zum Beispiel gebildet werden kann durch: „Dünn-machen" einer metallischen Substanz, Streuen winziger metallischer Partikel in einer Inselgestalt („island shape") oder Verteilen dieser in Gittergestalt durch Musterung oder ähnliches. Weiterhin ist diese transparente Metall-Dünnschicht nicht notwendigerweise farblos. Zusätzlich können die Filmdicke, Transmission und Farbe dieser transparenten Metall-Dünnschicht innerhalb der Grenzen, in denen Transparenz erhalten werden kann und Effekte zur Verbesserung der photokatalytischen Leistung einer photokatalytischen Substanz erhalten werden können, verschieden sein. Obwohl diese transparente Metall-Dünnschicht Reflektion in Abhängigkeit der Filmdicke oder ähnlichem zeigen kann, schließt ein Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung diese Materialien nicht ein, welche zur Verwendung als ein Spiegel unter der Verwendung dieser transparenten Metall-Dünnschicht als ein Reflektionsfilm konstruiert werden.
Verschiedene Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden im folgenden beschrieben:
Ausführungsform 1
1 zeigt eine Querschnittsansicht von Ausführungsform 1 zum Ausführen eines nicht beschlagenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Basismaterials 22, umfassend ein Harz, Glas oder ähnliches, wird eine transparente Metall-Dünnschicht 24, umfassend Cr, Rh oder ähnliches, unter der Verwendung einer Vakuum-Ablagerungsmethode, einer Sprühmethode oder ähnlichem gebildet. Weiterhin wird auf der Oberfläche einer transparenten Metall-Dünnschicht 24 eine hydrophile funktionelle Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz, zur Verfügung gestellt. Eine hydrophile funktionelle Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz, wird durch Bilden in laminierten Schichten von der Seite der transparenten Metall-Dünnschicht 24, einer photokatalytischen Schicht 28, enthaltend eine photokatalytische Substanz, umfassend TiO₂ oder ähnliches, und einer hydrophilen Schicht 30, enthaltend eine hydrophile Substanz, umfassend SiO₂ oder ähnliches, unter der Verwendung einer Vakuum-Ablagerungsmethode, einer Sprühmethode oder ähnlichem konstruiert. Alternativ dazu kann in der Ausführungsform dieser Ausführungsform, um die hydrophile Eigenschaft weiter zu verbessern, die Oberfläche einer hydrophilen Lage 30, enthaltend eine hydrophile Substanz, porös gebildet werden.
Tabelle 2 zeigt anfängliche Kontaktwinkel und Kontaktwinkel nach der Belichtung mit Schwarzlicht mit einer Intensität von 1 mW/cm² für vier Stunden, wenn Öl auf jede Materialoberfläche aufgebracht wird, unter der Verwendung der Proben, die in einer Struktur, wie in 1 gezeigt, mit einer Filmdicke von 0 (keine Film wird gebildet), 1,0; 2,0 bzw. 5,0 nm unter der Verwendung von Cr als eine transparent Metall-Dünnschicht 24 präpariert werden. Zu dieser Zeit wird eine photokatalytische Schicht 28, enthaltend eine photokatalytische Substanz, unter der Verwendung von TiO₂ mit einer Filmdicke von 50 nm gebildet, und eine hydrophile Schicht 30, enthaltend eine hydrophile Substanz, wird aus SiO₂ mit einer Filmdicke von 10 nm gebildet. Tabelle 2

Cr-Filmdicke (in nm) Anfänglicher Kontaktwinkel (in Grad) Kontaktwinkel nach der Belichtung mit Schwarzlicht (in Grad)

0 (kein) 87,7 72,1

1,0 87,0 49,3

2,0 85,5 7,7

3,0 88,5 5,0
Wenn die Dicke eines Cr-Films 0 nun betrug (kein Cr-Film gebildet wurde), beträgt der Abfall eines Kontaktwinkels vom Ausgangsstatus ungefähr 15 Grad nach der Belichtung mit Schwarzlicht für vier Stunden. Wenn jedoch die Dicke eines Cr-Films 5,0 nm betrug, beträgt der Abfall mehr als 80 Grad. Es kann gezeigt werden, daß durch das zur Verfügung stellen einer transparenten Metall-Dünnschicht 24 eine photokatalytische Eigenschaft verbessert, die Zersetzungswirkung von Öl, das auf die Oberfläche aufgebracht, unterstützt und die hydrophile Eigenschaft einer Basismaterialoberfläche im Wesentlichen wieder hergestellt wird.
Tabelle 3 zeigt ähnliche Meßergebnisse für Kontaktwinkel durch Herstellen von Proben unter der Verwendung von Rh als eine transparente Metall-Dünnschicht 24 in der Struktur, die in 1 gezeigt wird, mit einer Filmdicke von 0 (kein Film wird gebildet), 0,5; 1,0 bzw. 5,0 nm. Wenn die Filmdicke eines Rh-Films 0 nm betrug (kein Rh-Film gebildet wurde), beträgt der Abfall in einem Kontaktwinkel vom Ausgangsstatus ungefähr 15 Grad nach der Belichtung mit Schwarzlicht für vier Stunden. Wenn jedoch die Filmdicke eines Rh-Films 5,0 nm betrug, beträgt der Abfall mehr als 50 Grad und es kann gezeigt werden, daß die hydrophile Eigenschaft einer Basismaterialoberfläche im Wesentlichen wieder hergestellt wird. Tabelle 3

Rh-Filmdicke (in nm) Anfänglicher Kontaktwinkel (in Grad) Kontaktwinkel nach der Belichtung mit Schwarzlicht (in Grad)

0 (kein) 87,7 72,1

0,5 90,0 58,1

1,0 85,2 43,3

5,0 88,0 30,4
Tabelle 4 zeigt ähnliche Meßergebnisse von Kontaktwinkeln durch Herstellen von Proben unter der Verwendung von Ag als eine transparente Metall-Dünnschicht 24 in der Struktur, die in 1 gezeigt wird, mit einer Filmdicke von 0 (kein Film wird gebildet); 1,0; 2,0 bzw. 5,0 nm. Wenn die Filmdicke eines Ag-Films 0 nm betrug (kein Ag-Film gebildet wurde), beträgt der Abfall eines Kontaktwinkels vom Ausgangsstatus ungefähr 15 Grad nach der Belichtung mit Schwarzlicht für vier Stunden. Wenn jedoch die Dicke eines Ag-Films 5,0 nm betrug, beträgt der Abfall mehr als 50 Grad und es kann gezeigt werden, daß die hydrophile Eigenschaft einer Basismaterialoberfläche im Wesentlichen wieder hergestellt werden kann. Tabelle 4

Ag-Filmdicke (in nm) Anfänglicher Kontaktwinkel (in Grad) Kontaktwinkel nach der Belichtung mit Schwarzlicht (in Grad)

0 (kein) 87,7 72,1

1,0 88,4 53,0

2,0 86,6 42,0

5,0 87,5 34,5

Tabelle 5 zeigt ähnliche Meßergebnisse für Kontaktwinkel durch Herstellen von Proben unter der Verwendung von Pt als eine transparente Metall-Dünnschicht 24 in der Struktur, die in 1 gezeigt wird, mit einer Filmdicke von 0 (kein Film wird gebildet); 1,0; 2,0 bzw. 5,0 nm. Wenn die Filmdicke eines Pt-Films 0 nm betrug (kein Pt-Film gebildet wurde), beträgt der Abfall eines Kontaktwinkels vom Ausgangsstatus ungefähr 15 Grad nach der Belichtung mit Schwarzlicht für vier Stunden. Wenn jedoch die Filmdicke eines Pt-Films 5,0 nm betrug, beträgt der Abfall mehr als 50 Grad und es kann gezeigt werden, daß die hydrophile Eigenschaft einer Basismaterialoberfläche im Wesentlichen wieder hergestellt werden kann. Tabelle 5

Pt-Filmdicke (in nm)	Anfänglicher Kontaktwinkel (in Grad)	Kontaktwinkel nach der Belichtung mit Schwarzlicht (in Grad)
0 (kein)	87,7	72,1
1,0	85,6	56,2
2,0	87,5	45,1
3,0	88,3	31,5

Tabelle 6 zeigt ähnliche Meßergebnisse für Kontaktwinkel durch Herstellen von Proben unter der Verwendung von Al als eine transparente Metall-Dünnschicht 24 in der Struktur, wie in 1 gezeigt, mit einer Filmdicke von 0 (kein Film wurde gebildet), 2,0; 5,0 bzw. 10,0 nm.
Wenn die Filmdicke eines Al-Films 0 nm betrug (kein Al-Film gebildet wurde), beträgt der Abfall eines Kontaktwinkels vom Ausgangsstatus ungefähr 15 Grad nach der Belichtung mit Schwarzlicht für vier Stunden. Wenn jedoch die Filmdicke eines Al-Films 10 nm betrug, beträgt der Abfall mehr als 50 Grad und es kann gezeigt werden, daß die hydrophile Eigenschaft einer Basismaterialoberfläche im Wesentlichen wieder hergestellt werden kann. Tabelle 6

Al-Filmdicke (in nm) Anfänglicher Kontaktwinkel (in Grad) Kontaktwinkel nach der Belichtung mit Schwarzlicht (in Grad)

0 (kein) 87,7 72,1

2,0 86,2 58,4

5,0 88,0 44,1

10,0 87,4 36,9
Die Details eines Effektes zur Verbesserung einer photokatalytischen Eigenschaft durch eine transparente Metall-Dünnschicht sind nicht eindeutig gemacht worden. Aus den erhältlichen Daten wird angenommen, daß: wenn eine photokatalytische Substanz durch ultraviolette Strahlen angeregt wird, die in einer photokatalytischen Schicht absorbiert ist, werden Elektronen und korrespondierende Löcher innerhalb einer photokatalytischen Substanzschicht generiert. Obwohl einige dieser Elektronen und korrespondierenden Löcher durch Paarung (Rekombination) verschwinden, bewegen sich die verbleibenden Elektronen und korrespondierenden Löcher zu einer Materialoberfläche, generieren O^2– (Superoxid-Anion) mit einer starken oxidierenden Kraft und OH (Hydroxylradikal) durch Reaktion mit Luft und Feuchtigkeit an der Materialoberfläche und verursachen oxidative Degradation von organischem Material, welches an der Materialoberfläche anhaftet. Die transparente Dünnschicht zeigt, wenn sie gebildet wird, einen Effekt zur Verbesserung der Effizienz (elektrischen Ladungstrennungseffizienz) involviert in eine Oxidations-Reduktions-Reaktion durch Reduzieren der verschwindenden Elektronen und Löcher, welche paaren (rekombinieren). Weil zudem ultraviolette Strahlen, die von einer transparenten Metall-Dünnschicht reflektiert werden, in die Photokatalysator-Schicht wiedereintreten und dadurch Photoexcitations-Ereignisse zunehmen, wird angenommen, daß der Film einen Effekt auf die Verbesserung der photokatalytische Leistung hat.
Zusätzlich werden Licht-Transmissions-Eigenschaften in einem sichtbaren Lichtbereich (380~780 nm) von Ausführungsformen, die in Tabelle 2 bis Tabelle 6 gezeigt werden, in den 5 bis 9 gezeigt. Die meisten der Beispiele zeigen nahezu flache spektrale Eigenschaften und in allen Beispielen wird Transmission von mehr als 30% bei einer Filmdicke von 5,0 nm gezeigt, was anzeigt, daß in den meisten Fällen die verwendeten Filme farblose transparente lichtdurchlässige Filme sind.
Ausführungsform 2
10 zeigt eine Querschnittsansicht von Ausführungsform 2 eines Verbundmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird eine transparente Metall-Dünnschicht 24, umfassend Cr, Rh oder ähnliches, gebildet, zum Beispiel unter der Verwendung einer Vakuum-Ablagerungsmethode. Weiterhin wird auf der transparenten Metall-Dünnschicht 24 eine hydrophile Schicht 32, umfassend eine photokatalytische Substanz, wie zum Beispiel TiO₂ oder ähnliches, unter der Verwendung einer Vakuum-Ablagerungsmethode, einer Sprühmethode oder ähnlichem gebildet.
Weil photokatalytische Substanzen, wie TiO₂ oder ähnliches, hydrophil werden, nachdem sie photoangeregt werden, kann in Ausführungsform 2 zur Ausführung der Erfindung durch Bildung einer hydrophilen Schicht 32, umfassend eine photokatalytische Substanz, unter der Verwendung einer photokatalytischen Substanz, wie zum Beispiel TiO₂, welche eine hydrophile Eigenschaft hat, eine Materialoberfläche verändert werden, um hydrophil zu werden, und die hydrophile Eigenschaft kann durch eine photokatalytische Zersetzungs-Aktivität aufrechterhalten werden. Alternativ dazu kann in dieser Ausführungsform zur Ausführung der Erfindung und um die hydrophile Eigenschaft weiter zu verbessern, die Oberfläche einer hydrophilen Schicht 32, umfassend eine photokatalytische Substanz, porös gebildet werden.
Ausführungsform 3
11 zeigt eine Querschnittsabbildung von Ausführungsform 3 eines Verbundmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird eine transparente Metall-Dünnschicht 24, umfassend Cr, Rh oder ähnliches, gebildet und auf der Oberfläche der transparenten Metall-Dünnschicht 24 wird eine gemischte Schicht 34, umfassend eine photokatalytische Substanz, umfassend TiO₂ oder ähnliches, und eine hydrophile Substanz, umfassend SiO₂ oder ähnliches, gebildet, zum Beispiel unter der Verwendung einer Vakuum-Ablagerungsmethode. Alternativ dazu kann die Oberfläche der gemischten Schicht 34, enthaltend eine photokatalytische Substanz und eine hydrophile Substanz, porös gebildet werden.
Wie in der Struktur, die in 11 gezeigt wird, kann durch Bilden einer gemischten Schicht 34, enthaltend eine photokatalytische Substanz und eine hydrophile Substanz, eine Materialoberfläche hergestellt werden, um hydrophil zu werden, und kann die hydrophile Eigenschaft durch eine photokatalytische Zersetzungs-Aktivität aufrecht erhalten werden.
Alternativ dazu kann durch Bildung eines Reflektionsfilms, umfassend Cr, Al oder ähnliches, auf der Rückseite eines lichtdurchlässigen Basismaterials 22 von den Ausführungsformen 1 bis 3 zur Ausführung der vorliegenden Erfindung unter der Verwendung einer Vakuum-Ablagerungsmethode, Sprühmethode oder ähnlichem, die resultierende Struktur als ein nicht beschlagender Spiegel verwendet werden.
Ausführungsform 4
12 zeigt eine Querschnittsabbildung von Ausführungsform 4 eines nicht beschlagenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf einem lichtdurchlässigen Basismaterial 22 wird dieselbe Filmstruktur, wie in 1 gezeigt wird, gebildet. In anderen Worten wird eine transparente Metall-Dünnschicht 24 gebildet und weiterhin wird auf ihrer Oberfläche eine hydrophile funktionelle Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz, zur Verfügung gestellt. Die hydrophile funktionelle Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz, umfaßt von der Seite der transparenten Metall-Dünnschicht 24 eine photokatalytische Schicht 28, enthaltend eine photokatalytische Substanz, umfassend TiO₂ oder ähnliches, und eine hydrophile Schicht 30, enthaltend eine hydrophile Substanz, umfassend SiO₂ oder ähnliches. Die oberen Schichten werden in laminierten Schichten durch eine Vakuum-Ablagerungsmethode, Sprühmethode oder ähnliches gebildet. Alternativ dazu kann in dieser Ausführungsform zur Ausführung der Erfindung und um die hydrophile Eigenschaft weiter zu verbessern, die Oberfläche der hydrophilen Schicht 30, enthaltend eine hydrophile Substanz, porös gebildet werden. Auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Basismaterials 22 werden optisch dünne Filme, ein TiO₂-Film 36, ein SiO₂-Film 38 und ein Reflektionsfilm 40 in laminierten Schichten gebildet, um als ein nicht beschlagender Spiegel verwendet zu werden, der selektive Reflektionseigenschaften bei spezifischen Wellenlängen und eine gefärbte Reflektionsebene aufweist. Alternativ dazu kann, um Korrosion des Reflektionsfilms 40 zu verhindern, eine schützende Beschichtung (nicht gezeigt) auf der Rückseite des Reflektionsfilms zur Verfügung gestellt werden.
Als nächstes werden die spektralen Reflektionseigenschaften eines Spiegels, der in 12 gezeigt wird, und eines herkömmliches Spiegels oder ähnliches beschrieben. Hier wird ein Spiegel, gezeigt in 12, betrachtet, der gebildet wird, umfassend einen TiO₂-Film 36 mit einer Filmdicke von 100 nm, einem SiO₂-Film 38 mit einer Filmdicke von 20 nm, einer photokatalytischen Schicht 28, enthaltend eine photokatalytische Substanz, mit einer Filmdicke von 50 nm und eine hydrophile Schicht 30, enthaltend eine hydrophile Substanz, mit einer Filmdicke von 10 nm. 13 zeigt eine Struktur eines Anschnitts eines herkömmlichen gefärbten Spiegels. Diese Struktur ist auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Basismaterials 22 mit einer Struktur, gezeigt in 12, und besitzt keine transparente Metall-Dünnschicht 24 oder eine hydrophile funktionelle Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz. Auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird ein TiO₂-Film 36, ein SiO₂-Film 38 und ein Reflektionsfilm 40 in derselben Struktur und mit denselben Filmdicken, wie diejenigen, die in 12 gezeigt werden, in laminierten Schichten gebildet. Hier wird der TiO₂-Film 36 mit einer Filmdicke von 100 nm und der SiO₂-Film 38 mit einer Filmdicke von 20 nm gebildet.
14 zeigt eine Struktur eines Anschnitts eines gefärbten nicht beschlagenden Spiegels, welcher den herkömmlichen hydrophilen Film, gezeigt in 2, mit dem herkömmlichen gefärbten Spiegel, gezeigt in 13, kombiniert. In dieser Struktur werden auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Basismaterials 22 mit einer herkömmlichen gefärbten Spiegel-Struktur, gezeigt in 13, ein TiO₂-Film 4 und ein SiO₂-Film 6 eines herkömmlichen nicht beschlagenden Spiegels, gezeigt in 2, kombiniert. Hier wird der TiO₂-Film 4 mit einer Filmdicke von 200 nm und der SiO₂-Film 6 mit einer Filmdicke von 10 nm gebildet.
15 zeigt die spektralen Reflektions-Eigenschaften in einem sichtbaren Bereich (380~780 nm) in den Strukturen, die in den 12, 13 bzw. 14 gezeigt werden. Die gefärbten Spiegel, die in den 12 und 13 gezeigt werden, haben die Peak-Reflektion innerhalb der Wellenlängenbereiche von 420~480 nm und die Oberflächenfarbe ist blau. Gefärbte Spiegel mit einer blauen Farbe werden als Spiegel für Automobile verwendet und besitzen eine Eigenschaft zur Reduktion des Blendens, welches durch Tagessonnenlicht verursacht wird. Die menschliche Sicht erreicht ihren Peak bei einer Wellenlänge von 555 nm, wenn die Umgebung hell ist, und eine gelblich grüne Farbe kann deutlich gesehen werden. Wenn die Umgebung dunkel wird, bewegt sich der Peak der menschlichen Sicht in Richtung der blauen Farbgruppe und erreicht ihren Peak bei einer Wellenlänge von 505 nm. Weil der Peak der gefärbten Spiegel in den Strukturen, die in 12 und 13 gezeigt werden, vom Peak der menschlichen Sicht während der Tageszeit verlagert wird, sehen die Spiegel konsequenterweise leicht dunkel aus und verhindern Blendung, die durch das Sonnenlicht verursacht wird. Bei Nacht können reflektierte Bilder hell gesehen werden und die Spiegel stellen exzellente Sicht zur Verfügung, weil ihr Peak mit dem Peak der menschlichen Sicht übereinstimmt.
Weil die spektralen Reflektions-Eigenschaften der Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 12 gezeigt, und der herkömmlichen gefärbten Spiegelstruktur, wie gezeigt in 13, einen Reflektions-Peak innerhalb der Grenzen von 420~480 nm Wellenlänge besitzen, ist die Spiegeloberfläche der Strukturen, gezeigt in 12 und 13, blau. In Bezug auf die spektralen Reflektions-Eigenschaften einer herkömmlichen hydrophilen Filmstruktur, gezeigt in 14, nimmt die Reflektion innerhalb der Grenzen von 430~460 nm Wellenlänge ab. Dies ist so, weil der TiO₂-Film 4 viermal so dick war, wie derjenige der Struktur, die in 12 gezeigt wird, um eine photokatalytische Eigenschaft zu verbessern, was zu einer optischen Interferenz im TiO₂-Film führt und den Peak dissipiert. In der herkömmlichen Struktur, die in 14 gezeigt wird, wird daher ein blendfreier Effekt nicht erreicht, weil die Oberflächenfarbe des Spiegels nicht blau ist. Weil in der Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung, die in 12 gezeigt wird, die Filmdicke einer photokatalytischen Schicht, enthaltend eine photokatalytische Substanz, welche zu einem herkömmlichen TiO₂-Film korrespondiert, dünn genug gemacht wird, um nicht durch optischen Interferenz zu beeinflussen, kann eine Farbe einer spezifischen Wellenlänge nicht behindert werden, auch wenn ein gefärbter Spiegel, der selektive Reflektionseigenschaften für spezifische Wellenlängen aufweist, verwendet wird.
Ausfürungsform 5
16 zeigt eine Querschnittsdarstellung von Ausführungsform 5 eines nicht beschlagenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf einem lichtdurchlässigen Basismaterial 22 wird dieselbe Filmstruktur, wie in 10 gezeigt, gebildet. In anderen Worten werden eine transparente Metall-Dünnschicht 24 und eine hydrophile Lage 32, umfassende eine photokatalytische Substanz, gebildet. Auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Basismaterials 22 werden ähnlich zu der Struktur, gezeigt in Ausführungsform 4 (12), ein TiO₂-Film 36, ein SiO₂-Film 38 und ein Reflektionsfilm 40 in laminierten Schichten gebildet. Alternativ dazu kann in dieser Ausführungsform die Oberfläche der hydrophilen Lage 32, enthaltend eine photokatalytische Substanz, porös ausgebildet werden.
Ausführungsform 6
17 zeigt eine Querschnittsabbildung von Ausführungsform 6 eines nicht beschlagenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf einem lichtdurchlässigen Basismaterial 22 wird dieselbe Filmstruktur, wie sie in 11 gezeigt wird, gebildet. In anderen Worten wird eine transparente Metall-Dünnschicht 24 gebildet und auf ihrer Oberfläche wird eine gemischte Schicht 34, enthaltend eine photokatalytische Substanz und eine hydrophile Substanz, gebildet. Auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Basismaterials 22 werden ähnlich zu der Struktur, die in Ausführungsform 4 (12) gezeigt wird, ein TiO₂-Film 36, ein SiO₂-Film 38 und ein Reflektionsfilm 40 in laminierten Schichten gebildet werden. Alternativ dazu kann in dieser Ausführungsform auch die Oberfläche der gemischten Schicht aus einer photokatalytischen Substanz und einer hydrophilen Substanz porös ausgebildet werden.
Alternativ dazu kann in den Ausführungsformen 4 bis 6 zum Ausführen der vorliegenden Erfindung durch Eliminieren eines Reflektionsfilmes 40 und bei Konstruktion als ein lichtdurchlässiges gefärbtes nicht beschlagendes Substrat das Material für Linsen, Fensterglas oder ähnliches verwendet werden.
Ausführungsform 7
18 zeigt eine Querschnittsabbildung von Ausführungsform 7 eines nicht beschlagenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf einem lichtdurchlässigen Basismaterial 22 wird dieselbe Filmstruktur, wie sie in 1 gezeigt ist, gebildet. In anderen Worte wird eine transparente Metall-Dünnschicht 24, umfassend Cr, Rh oder ähnliches, unter der Verwendung einer Vakuum-Ablagerungsmethode, einer Sprühmethode oder ähnlichem gebildet, und weiter wird auf der Oberfläche der transparenten Metall-Dünnschicht 24 eine hydrophile funktionelle Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz, gebildet. Die hydrophile funktionelle Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz, umfaßt von der Seite der transparenten Metall-Dünnschicht 24 eine photokatalytische Schicht 28, enthaltend eine photokatalytische Substanz, umfassend TiO₂ oder ähnliches, und eine hydrophile Schicht 30, enthaltend eine hydrophile Substanz, umfassend SiO₂ oder ähnliches, welche in laminierten Schichten unter der Verwendung einer Vakuum-Ablagerungmethode, einer Sprühmethode oder ähnlichem gebildet werden. Alternativ dazu kann in dieser Ausführungsform zur Ausführung der Erfindung und um die hydrophile Eigenschaft weiter zu verbessern, die Oberfläche einer hydrophilen Schicht 30, enthaltend eine photokatalytische Substanz, porös ausgebildet werden. Auf der Rückseite eines lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird ein transparenter Elektrodenfilm 42, umfassend ITO, SnO₂, etc. und auf seiner Rückseite eine Festphase-elektrochrome Schicht 44, umfassend drei Schichten, einer Oxidations-Färbeschicht, wie z.B. IrOx, NiOx, oder ähnliches, ein Elektrolyt wie zum Beispiel Ta₂O₆ oder ähnliches, und eine Reduktions-Färbeschicht, wie zum Beispiel WO₃, MoO₃, oder ähnliches unter der Verwendung einer Vakuum-Ablagerungsmethode, einer Sprühmethode oder ähnlichem gebildet. Weiterhin wird auf der Rückseite der Festphase-elektrochromen Schicht 44 ein Elektroden- und reflektiver Film 46, umfassend Cr, Al oder ähnliches, unter Verwendung einer Vakuum-Ablagerungsmethode, einer Sprühmethode oder ähnlichem gebildet. Der transparente Elektrodenfilm 42 und der Elektroden- und reflektive Film 46 werden mit Elektroden (nicht gezeigt) entsprechend verbunden. Durch Anlegen von Elektrizität an diese Elektroden findet eine Oxidations-Reduktion-Reaktion an der Festphase-elektrochromen Schicht statt und dieser nicht beschlagende Spiegel wechselt in einen reflexfreien (gefärbten) Zustand. Alternativ dazu kann, um Korrosion des Elektroden- und reflektiven Films 46 zu verhindern, ein versiegeltes Harz oder ein versiegeltes Substrat (nicht gezeigt) auf eine Oberfläche, die das Äußere des Elektroden- und reflektiven Films 46 kontaktiert, zur Verfügung gestellt werden.
Als nächstes wird die spektrale Reflektion eines Spiegels, wie in 18 gezeigt, und eines herkömmlichen Spiegels beschrieben. Hier wird angenommen, daß ein Spiegel, der in 18 gezeigt wird, gebildet wird und photokatalytische Schicht 28, enthaltend eine photokatalytisches Substanz, umfassend TiO₂, mit einer Filmdicke von 50 nm, und eine hydrophile Lage 30, enthaltend eine hydrophile Substanz, umfassend SiO₂, mit einer Filmdicke von 10 nm umfaßt. 19 zeigt eine Struktur eines Schnittes eines herkömmlichen Festphase-elektrochromen reflexfreien Spiegels. Auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird ähnlich zu der Struktur, die in 18 gezeigt wird, ein transparenter Elektrodenfilm 42 und weiterhin auf seiner Rückseite eine Festphase-Elektrochrome Schicht 44, umfassend drei Schichten einer Oxidations-färbenden Schicht, eines Elektrolyten und einer Reduktions-färbenden Schicht, und ein Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm 46 zur Verfügung gestellt. Zusätzlich sind die Elektrodenstruktur und eine reflexfreie (farbende) Aktivität dieselbe wie diejenige in der Struktur, die in 18 gezeigt wird.
20 zeigt eine Struktur eines Festphase-elektrochromen reflexfreien nicht beschlagenden Spiegels mit einem TiO₂-Film 4 und einem SiO₂-Film 6 eines herkömmlichen nicht beschlagenden Spiegels, der in 2 gezeigt wird, welcher auf einen herkömmlichen Festphase-elektrochromen reflexfreien Spiegel, der in 19 gezeigt wird, laminiert wird. Auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird ein photokatalytischer Substanzfilm 4 zur Verfügung gestellt und weiterhin wird auf seiner Oberfläche ein SiO₂-Film 6 zur Verfügung gestellt. Auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird ähnlich zu der Struktur, wie in 18 gezeigt, ein transparenter Elektrodenfilm 22 zur Verfügung gestellt, und weiterhin wird auf seiner Rückseite eine Festphase-elektrochrome Schicht 44, umfassend drei Schichten einer Oxidations-färbenden Schicht, eines Elektrolyts und einer Reduktions-färbenden Schicht, und eine Elektrode zur Verfügung gestellt und weiterhin wird auf seiner Rückseite wird ein Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm 46 zur Verfügung gestellt. Zusätzlich sind die Elektrodenstruktur und die reflexfreie (farbende) Aktivität dieselbe, wie diejenigen in der Struktur, die in 18 gezeigt sind. Hier wird der Spiegel, der in 18 gezeigt wird, betrachtet, der aus einem TiO₂-Film mit einer Dicke von 200 nm und einem SiO₂-Film mit einer Dicke von 10 nm gebildet wird.
21 zeigt die spektralen Reflektions-Eigenschaften in einem sichtbaren Bereich (380~780 nm), wo die Strukturen, die in den 18, 19 bzw. 20 gezeigt werden, in einen gefärbten Zustand wechseln. Die spektralen Reflektions-Eigenschaften der Struktur, die in 18 in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt wird, und des herkömmlichen elektrochromen Spiegels ohne einen hydrophilen Film mit der Struktur, die in 19 gezeigt wird, zeigen keine Peaks mit unterscheidbarer Reflektion im sichtbaren Bereich. Unterdessen erscheint im Fall der Struktur, die in 20 gezeigt wird, mit einem herkömmlichen hydrophilen Film ein Peak mit hoher Reflektion innerhalb der Bereiche der Wellenlängen von 430 nm bis 470 nm. Dies ist so, weil ein dicker TiO₂-Film zur Verfügung gestellt wird, um eine photokatalytische Eigenschaft zu verbessern, und weil optische Interferenzwirkung stattfindet. Mit der Struktur, welche einen herkömmlichen hydrophilen Film, wie in 20 gezeigt, aufweist, wird daher ein reflexfreier Effekt, welcher durch eine elektrochrome Schicht angezeigt wird, behindert, weil ein Peak mit hoher Reflektion innerhalb der Wellenlängenbereiche in der sichtbaren Region erscheint. Ein Spiegel mit solchen Reflektions-Eigenschaften wie diejenigen der Struktur, die in 19 gezeigt wird, ist nicht geeignet, als ein elektrochromer nicht beschlagender Spiegel verwendet zu werden, weil ein Farbton durch eine Peak-Wellenlänge auf einem Reflektionsbild erscheint und die Färbung, die durch ein elektrochromes Element verursacht wird, behindert. Jedoch hat die Struktur, die in 18 gezeigt wird, gemäß der vorliegenden Erfindung keinen Peak mit hoher Reflektion in den Reflektions-Eigenschaften und ist geeignet, als ein elektrochromer reflexfreier Spiegel mit einer nicht beschlagenden Funktion verwendet zu werden.
Alternativ dazu kann die Struktur, die in 18 gezeigt wird, mit einem Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm 46 als ein Festphase-elektrochromes reflexfreies nicht beschlagendes Substrat verwendet werden durch Bildung eines transparenten Elektrodenfilms, wie zum Beispiel ITO oder ähnliches.
Ausführungsform 8
22 zeigt eine Querschnittsabbildung von Ausführungsform 8 eines nicht beschlagenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf einem lichtdurchlässigen Basismaterial 22 wird dieselbe Filmstruktur, die in 10 gezeigt ist, gebildet. In anderen Worten werden eine transparent Metall-Dünnschicht 24 und weiterhin eine hydrophile Lage 34, umfassend eine photokatalytische Substanz, gebildet. Alternativ dazu kann in dieser Ausführungsform zum Ausführen der Erfindung und um die hydrophile Eigenschaft weiter zu verbessern, die Oberfläche einer hydrophilen Lage 32, enthaltend eine photokatalytische Substanz, porös ausgebildet werden. Auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird ein transparenter Elektrodenfilm 42 zur Verfügung gestellt und weiterhin wird auf seiner Rückseite eine Festphase-elektrochrome Schicht 44, umfassend drei Schichten einer Oxidations-färbenden Schicht, eines Elektrolyts und einer Reduktions-färbenden Schicht, zur Verfügung gestellt und weiterhin wird auf seiner Rückseite ein Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm 46 zur Verfügung gestellt. Zusätzlich sind eine Elektrodenstruktur und eine reflexfreie (färbende) Aktivität dieselbe wie diejenige der Ausführungsform 7 zur Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie in 18 gezeigt.
Ausführungsform 9
23 zeigt eine Querschnittsabbildung von Ausführungsform 9 zur Ausführung eines nicht beschlagenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf einem lichtdurchlässigen Basismaterial 22 wird dieselbe Filmstruktur, wie in 11 gezeigt, gebildet. In anderen Worten wird eine transparente Metall-Dünnschicht 24, umfassend Cr, Rh oder ähnliches, gebildet und auf der Oberfläche der transparenten Metall-Dünnschicht 24 wird eine gemischt Schicht 34, enthaltend eine photokatalytische Substanz, umfassend TiO₂ oder ähnliches, und eine hydrophile Substanz, umfassend SiO₂ oder ähnliches, gebildet. Alternativ dazu kann in dieser Ausführungsform zur Ausführung der Erfindung die gemischte Schicht 34, enthaltend eine photokatalytische Substanz und eine hydrophile Substanz, auch porös ausgebildet werden. Auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird ein transparenter Elektrodenfilm 42 zur Verfügung gestellt und weiterhin wird auf der Rückseite eine Festphase-elektrochrome Schicht 44, umfassend drei Schichten einer Oxidations-färbenden Schicht, einer Elektrode und einer Reduktions-färbenden Schicht, zur Verfügung gestellt, und weiterhin wird auf der Rückseite ein Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm 46 zur Verfügung gestellt. Eine Elektrodenstruktur und eine reflexfreie (färbende) Aktivität sind dieselben wie diejenigen von Ausführungsform 7 zur Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie in 18 gezeigt.
Ausführungsform 10
24 zeigt eine Querschnittsabbildung von Ausführungsform 10 eines nicht beschlagenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein lichtdurchlässiges Basismaterial 22, umfasst eine Struktur, worin eine Flüssigphase-elektrochrome Schicht 52, die aufgebaut ist aus: (a) einer Elektrolytlösung, umfassend (i) eine elektrochrome Substanz, die ausgewählt ist aus WO₃, MoO₃, IrOx, NiOx oder ähnlichem, (ii) einem Elektrolyt, wie zum Beispiel Lil, LiClO₄ oder ähnlichem, und (iii) Lösungsmittel, wie zum Beispiel r-Butyrolacton, Propylencarbonat oder ähnlichem, und/oder einem ultravioletten Absorptionsmittel, wie zum Beispiel Benzophenon und Cyanoacrylat oder ähnlichem, oder (b) einer elektrochromen Lösung, umfassend (i) eine elektrochrome Substanz, wie zum Beispiel Viologen oder ähnliches und (ii) ein Lösungsmittel, wie zum Beispiel r-Butyrolacton, Probylencarbonat oder ähnliches, und/oder ein ultraviolettes Absorptionsmittel, wie zum Beispiel Benzophenon und Cyanoacrylat oder ähnliches, zwischen dem ersten lichtdurchlässigen Substrat 48 und dem zweiten lichtdurchlässigen Substrat 50 zwischengeschaltet ist. Weiterhin werden auf den Oberflächen gegenüber dem ersten lichtdurchlässigen Substrat 48 und dem zweiten lichtdurchlässigen Substrat 50 der erste und der zweite transparente Elektrodenfilm 54 und 56, umfassend ITO, SnO₂ oder ähnliches, zur Verfügung gestellt. Zusätzlich sind die Umgebungen der Flüssigphase-elektrochromen Schicht 52 mittels eines Versiegelungsmaterial 60 versiegelt, das aus einem Haftmittel oder ähnlichem aufgebaut ist, um zu verhindern, daß die Flüssigkeit ausläuft. Auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird dieselbe Filmstruktur wie diejenige, die in 1 gezeigt wird, gebildet. In anderen Worten wird eine transparente Metall-Dünnschicht 24 gebildet und weiterhin wird auf ihrer Oberfläche eine hydrophile funktionelle Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz, zur Verfügung gestellt. Die hydrophile funktionelle Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz, umfaßt von der Seite der hydrophilen funktionellen Lage 26 eine photokatalytische Schicht 28, enthaltend eine photokatalytische Substanz, umfassend TiO₂ oder ähnliches, und eine hydrophile Schicht 30, enthaltend eine hydrophile Substanz, umfassend SiO₂ oder ähnliches, welche in laminierten Schichten gebildet werden. Alternativ dazu kann in dieser Ausführungsform zum Ausführen dieser Erfindung und um die hydrophile Eigenschaft weiter zu verbessern, die Oberfläche einer hydrophilen Schicht 30, enthaltend eine hydrophile Substanz, porös ausgebildet werden. Auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Basismaterials 22 wird ein Reflektionsfilm 24, umfassend Cr, Al oder ähnliches, unter der Verwendung einer Vakuum-Ablagerungsmethode, einer Sprühmethode oder ähnlichem gebildet. Der erste transparente Elektrodenfilm 54 bzw. der zweite transparente Elektrodenfilm 56 werden elektrisch mit Elektroden (nicht gezeigt) verbunden. Durch Anlegen von Elektrizität an diese Elektroden findet eine Oxidations-Reduktions-Reaktion an der Flüssigphase-elektrochromen Schicht 40 statt und dieser nicht beschlagende Spiegel der Ausführungsform 10 zum Ausführen der vorliegende Erfindung wechselt in einen reflexfreien (gefärbten) Zustand.
Alternativ dazu kann anstatt einer hydrophilen funktionellen Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz, ähnlich zu Ausführungsform 8 zum Ausführen der vorliegenden Erfindung (22) derselbe Effekt durch Konstruktion einer hydrophilen Lage 32, umfassend eine hydrophile Substanz, erreicht werden.
Alternativ dazu kann anstatt einer hydrophilen funktionellen Lage 26, enthaltend eine photokatalytische Substanz, ähnlich zu Ausführungsform 9 zum Ausführen der vorliegenden Erfindung (23) derselbe Effekt durch Konstruktion einer hydrophilen Lage 32, umfassend eine photokatalytische Substanz, erreicht werden.
Durch nicht zur Verfügung stellen eines Reflektionsfilms 40 und Konstruktion als ein lichtdurchlässiges Flüssigphase-elektrochromes nicht beschlagendes Material kann dieses Material zusätzlich als ein licht-kontrollierendes Fenster oder ähnliches verwendet werden.
Unter Nichtverwendung eines Reflektionsfilms 40 durch Ersetzen des zweiten transparenten Elektrodenfilms 56 mit einem Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilms kann alternativ ein Flüssigphase-elektrochromer reflexfreier nicht beschlagender Spiegel erhalten werden.
Um Korrosion des ersten und des zweiten transparenten Elektrodenfilms 54 und 56 durch ein Lösungsmittel, welches für die Flüssigphase-elektrochrome Schicht 52 verwendet wird, zu vermeiden, kann alternativ eine Elektroden-schützende Schicht, umfassend lichtdurchlässiges SiO₂ oder ähnliches, zwischen dem ersten und dem zweiten transparenten Elektrodenfilm 54 und 56 und der Flüssigphase-elektrochromen Schicht zur Verfügung gestellt werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, kann ein Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung durch Anwendung als ein Spiegel, als ein nicht beschlagender Spiegel bei Außenspiegeln von Automobilen, als ein gefärbter nicht beschlagender Spiegel, wobei eine Reflektionsoberfläche gefärbt ist, oder als ein elektrochromer reflexfreier Spiegel verwendet werden. Weiterhin kann das Verbundmaterial für eine Linse, ein Fenster oder ähnliches verwendet werden durch Konstruieren einer lichtdurchlässigen gefärbten nicht beschlagenden Platte ohne Bereitstellen eines Reflektionsfilms; oder das Verbundmaterial kann für ein Licht-einstellbares Fenster verwendet werden durch Konstruieren eines lichtdurchlässigen Flüssigphase-elektrochromen nicht beschlagenden Materials.

Claims

Verbundmaterial, umfassend – ein Basismaterial, – eine transparente Metall-Dünnschicht, die auf einer Oberfläche des Basismaterials gebildet ist, die eine Dicke von zwischen 1,0 und 10,0 nm aufweist, und – eine hydrophile funktionelle Lage, enthaltend eine photokatalytische Substanz, gebildet auf einer Oberfläche der transparenten Metall-Dünnschicht, wobei die transparente Metall-Dünnschicht ultraviolette Strahlen so reflektiert, daß diese in die Photokatalysator-enthaltende Schicht wieder eintreten.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das Basismaterial ein lichtdurchlässiges Material umfaßt.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das Basismaterial ein Beschichtungsmaterial umfaßt.
Verbundmaterial nach Anspruch 3, Wobei das Basismaterial ein lichtdurchlässiges Beschichtungsmaterial umfaßt.
Verbundmaterial nach Anspruch 4, wobei auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Beschichtungsmaterials ein Reflektionsfilm gebildet ist, um das lichtdurchlässige Beschichtungsmaterial als einen nicht beschlagenden Spiegel zu konfigurieren.
Verbundmaterial nach Anspruch 4, wobei das lichtdurchlässige Beschichtungsmaterial ein lichtdurchlässiges gefärbtes Beschichtungsmaterial umfaßt, das eine Licht-Wellenlängen-Selektivität aufweist.
Verbundmaterial nach Anspruch 6, wobei ein Reflektionsfilm auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Beschichtungsmaterials gebildet ist, um das lichtdurchlässige Beschichtungsmaterial als einen nicht beschlagenden Spiegel zu konfigurieren.
Verbundmaterial nach Anspruch 4, wobei das lichtdurchlässige Beschichtungsmaterial zwei lichtdurchlässige Substrate, eine Flüssigphase-elektrochrome Schicht, die dazwischen gelagert ist, und transparente Elektrodenschichten, die auf den jeweilig gegenüberliegenden Oberflächen von zwei lichtdurchlässigen Substraten zur Verfügung gestellt werden, umfaßt.
Verbundmaterial nach Anspruch 8, wobei auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Beschichtungsmaterials ein Reflektionsfilm gebildet ist, um das lichtdurchlässige Beschichtungsmaterial als einen nicht beschlagenden Spiegel zu konfigurieren.
Verbundmaterial nach Anspruch 4, wobei ein erster durchsichtiger Elektrodenfilm, eine Festphase-elektrochrome Lage und ein zweiter durchsichtiger Elektrodenfilm in Sequenz in laminierten Schichten auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats gebildet sind, um das lichtdurchlässige Beschichtungsmaterial als einen nicht beschlagenden Spiegel zu konfigurieren.
Verbundmaterial nach Anspruch 3, wobei eine durchsichtige Elektrodenschicht, eine Festphase-elektrochrome Lage und ein Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm in Sequenz in laminierten Lagen auf der Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats gebildet sind, um das Beschichtungsmaterial als einen nicht beschlagenden Spiegel zu konfigurieren.
Verbundmaterial nach Anspruch 3, wobei das Beschichtungsmaterial umfaßt; (i) ein lichtdurchlässiges Substrat mit einem transparenten Elektrodenfilm, gebildet auf einer Seite des lichtdurchlässigen Substrats, (ii) ein Substrat mit einem Elektroden-Reflektions-Dualfunktionsfilm, gebildet auf einer Seite des Substrats; (iii) eine Flüssigphase-elektrochrome Lage, die zwischen das lichtdurchlässige Substrat und das Substrat worin der durchsichtige Elektrodenfilm und der Elektroden-Reflektions- Dualfunktionsfilm einander gegenüberliegen dazwischen gelagert ist, um das Beschichtungsmaterial als einen nicht beschlagenden Spiegel zu konfigurieren.
Verbundmaterial nach Anspruch 5, 7, 9, 11 oder 12, das als ein Außenspiegel zur Verwendung in Automobilen konfiguriert ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei die hydrophile funktionelle Lage, die die photokatalytische Substanz enthält, als ein Hauptelement von der Seite des Basismaterials ein Laminat aus einer Photokatalysatorlage, enthaltend eine photokatalytische Substanz und einer hydrophilen Lage, enthaltend eine hydrophile Substanz, umfaßt.
Verbundmaterial nach Anspruch 4, wobei die hydrophile Lage, die die hydrophile Substanz enthält, eine Lagendicke von 50 nm oder weniger aufweist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei die hydrophile funktionelle Lage, die die photokatalytische Substanz enthält, als ihr hauptsächliches Element eine gemischte Lage umfaßt, die eine photokatalytische Substanz und eine hydrophile Substanz umfaßt.
Verbundmaterial nach Anspruch 13, wobei die Hauptkomponente der photokatalytischen Substanz TiO₂ und die Hauptkomponente der hydrophilen Substanz SiO₂ ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei die hydrophile funktionelle Lage, die die photokatalytische Substanz enthält, als ein Hauptelement eine Lage umfaßt, die eine photokatalytische Substanz umfaßt.
Verbundmaterial nach Anspruch 18, wobei die Hauptkomponente der photokatalytischen Substanz TiO₂ ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche der hydrophilen funktionellen Lage, die die photokatalytische Substanz enthält, porös ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei die durchsichtige Metall-Dünnschicht als eine Hauptkomponente Cr, Rh, Ag, Pt, Al oder im Gemisch der voranstehenden umfaßt.