JP2004219965A

JP2004219965A - 赤外線反射規則配列構造体

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Publication number: JP2004219965A
Application number: JP2003038948A
Authority: JP
Inventors: Takashi Honda; 崇本多
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】本発明は、効率良く赤外線を反射し、６００ｎｍ未満の波長の可視光に対してほとんど透明である事を特徴とする規則配列構造体に関する。
【解決手段】本発明の赤外線反射規則配列構造体は、規則配列構造体を構成する均一粒径球状粒子の粒径を５８１ｎｍ以上６１２３７２ｎｍ以下とし、規則配列構造体の大きさを制御する事により、６００ｎｍから１ｍｍの間の任意の波長範囲の光を（１１１）面より効率良くブラッグ反射させることができる。さらに、規則配列構造体を、（１１１）面が優先的に発達した板状結晶とし、（１１１）面と垂直方向の厚さを制御する事により（２００）面からも、６００ｎｍから１ｍｍの間の任意の波長範囲の光を効率良くブラッグ反射させる事ができる。また、規則配列構造体を構成する均一粒径球状粒子の組成を触媒成分とする事により、触媒機能も簡単に付与する事ができる。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、均一粒径球状粒子が最密充填した規則配列構造体において、効率良く赤外線を反射でき、６００ｎｍ未満の波長の可視光に対してほとんど透明である事を特徴とする規則配列構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、赤外線を反射させるにはＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｌ等の金属を蒸着させた反射鏡、ブラッグ反射膜が用いられ、また、赤外線を吸収除去するには赤外線吸収ガラスやコーティング剤等が用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の赤外線反射鏡は、赤外線を反射するＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｌ等の金属を蒸着させた反射鏡が用いられてきたが、製造やメンテナンスに手間が掛かり、さらに、可視光までも反射する欠点があったため、限られた用途でしか用いられなかった。また、赤外線を反射させるブラッグ反射膜は正確な膜厚作成が困難で大面積のものは作成されていない。一方、赤外線吸収ガラスやコーティング剤等が市販されているが、赤外線を吸収するためガラスやコーティング自体が温度上昇する欠点があった。
【０００４】一般に赤外線は、近赤外線、普通赤外線、遠赤外線を含めた７５０〜１ｍｍの波長の光をさすが、人体が太陽光から温熱作用を感じる波長は主に６００〜３０００ｎｍの光であるため、本発明は６００〜７５０ｎｍを含めた６００ｎｍ〜１ｍｍの波長の光を効率良くブラッグ反射する赤外線反射材を提供する事を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本研究者は規則配列構造体のブラッグ反射を利用し、規則配列構造体を構成する均一粒径球状粒子の粒径と、規則配列構造体の大きさを制御する事により、赤外線波長のみを優先的に反射できることを見い出した。
【０００６】規則配列構造体はコロイド結晶やフォトニック結晶とも呼ばれている。規則配列構造体は均一粒径球状粒子が最密充填した疑似結晶構造をとり、紫外線、可視光線、赤外線等をブラッグ反射できる。規則配列構造体と同様の構造を示す鉱物としてはオパールが有名である。ブラッグ反射は
【数４】
２Ｓ（ｓｉｎθ）＝ｎλ
（Ｓは規則配列構造体の疑似結晶面の面間隔、θは入射角、λはブラッグ反射する波長、ｎは整数）の式で表され、この式を満たす波長のみブラッグ反射し、入射角を変化させる事により２Ｓ以下の波長がブラッグ反射可能となる。
【０００７】しかし、規則配列構造体を構成する均一粒径球状粒子の粒径と、規則配列構造体の大きさを制御すると赤外線のみをブラッグ反射し、可視光線をブラッグ反射しにくくなる事を見い出した。
【０００８】本発明の規則配列構造体は均一粒径球状粒子が最密充填しており、各均一粒径球状粒子を格子点とする面心立方格子をとっている。ごく稀に単純六方格子をとる場合があるが、通常は面心立方格子となる。均一粒径球状粒子の粒径がｄの場合、面心立方格子の格子定数ａは
【数５】

となる。
【０００９】規則配列構造体の疑似結晶面をミラー指数で表した場合、ブラッグ反射が観測できると予測される疑似結晶面は、（１１１）、（２００）、（２２０）、（３１１）、（２２２）、（４００）、（３３１）、（４２０）、（４２２）面で、ブラッグ反射強度は（１１１）面の反射強度を１００とすると、順に１００、４７、２２、２４、７、２、８、８、８が予測される。実際に観測されるのは、比較的面指数が低く反射強度が強い（１１１）面と（２００）面からのブラッグ反射が主である。疑似結晶面（ｈｋｌ）の面間隔ｄ（ｈｋｌ）は
【数６】

（ａは格子定数、ｈｋｌはミラー指数）で求められる。
【００１０】疑似結晶面からのブラッグ反射は図１に示す様に、入射角が小さくなるに従ってブラッグ反射波長も小さくなる。（ｈｋｌ）面において、人体が太陽光から温熱作用を感じる波長の６００ｎｍを反射する入射角θｒは
【数７】

となり、図２に示す様にこの反射に必要な（ｈｋｌ）面の大きさＤｍ（ｈｋｌ）は
【数８】

となる。式の最後に加えられているｄは、格子点としてみなしている均一粒径球状粒子の中心点から求まる（ｈｋｌ）面の大きさよりも、実際は両端に球状粒子が半分づつ出ているため、これを補正したものである。この（ｈｋｌ）面に０から９０度の入射角で光を当てると、θｒから９０度の入射角でのみブラッグ反射が起こり、６００ｎｍから（ｈｋｌ）面の面間隔の２倍の波長までの光を反射する。
【００１１】（１１１）面の場合、Ｄｍ（１１１）は
【数９】

となり、均一粒径球状粒子の粒径ｄが５８１、９７２、１３９９、１８３７ｎｍの場合について、６００ｎｍまでの波長を反射できる（１１１）面の大きさＤｍ（１１１）と、（１１１）面の面間隔の２倍の２ｄ（１１１）を計算した値を表１に示す。
【００１２】
【表１】

【００１３】１８３７ｎｍの粒径の均一粒径球状粒子を最密充填させた規則配列構造体の大きさを９１８５ｎｍとすることにより、６００から３０００ｎｍの光をブラッグ反射させることができる。また、１８３７ｎｍの粒径の均一粒径球状粒子で構成された規則配列構造体の大きさを３６４７ｎｍとすると１８９７から３０００ｎｍの光をブラッグ反射するため、１３９９ｎｍの粒径の均一粒径球状粒子で構成された規則配列構造体の大きさを５５９６ｎｍとしたものと混合する事により、６００から３０００ｎｍの光をブラッグ反射させることができる。
【００１４】また、１ｍｍ〜６００ｎｍの光をブラッグ反射させるには、６１２３７２ｎｍの粒径の均一粒径球状粒子で構成された規則配列構造体の大きさを８３４．０５０６６４ｍｍとする事により反射可能となるが、ブラッグ反射させる波長域を１ｍｍ〜０．２６２３ｍｍ、０．３０２ｍｍ〜７９．４０７μｍ、９３．８７μｍ〜２４６５３ｎｍ、２９１４４ｎｍ〜７６５４ｎｍ、９０４８ｎｍ〜２３７６ｎｍに分けて、それぞれ、６１２３７２ｎｍの均一粒径球状粒子で構成された規則配列構造体の大きさを１８３７１１６ｎｍとし、１８５１６４ｎｍの均一粒径球状粒子で構成された規則配列構造体の大きさを７４０６５６ｎｍとし、５７４８６ｎｍの均一粒径球状粒子で構成された規則配列構造体の大きさを２２９９４４ｎｍとし、１７８４７ｎｍの均一粒径球状粒子で構成された規則配列構造体の大きさを７１３８８ｎｍとし、５５４１ｎｍの均一粒径球状粒子で構成された規則配列構造体の大きさを２２１６４ｎｍとしたものを組み合わせることにより１ｍｍ〜２３７６ｎｍの光をブラッグ反射させることができ、さらに１８３７ｎｍの粒径の均一粒径球状粒子を最密充填させた規則配列構造体の大きさを９１８５ｎｍとしたものと組み合わせる事により、１ｍｍ〜６００ｎｍの光をブラッグ反射させることができる。
【００１５】しかし、均一粒径球状粒子の粒径が５８１ｎｍより小さい場合、６００ｎｍ以上の波長の光をブラッグ反射させるための規則配列構造体の大きさが均一粒径球状粒子２個分の幅より小さくなってしまい、規則配列構造が不可能となってしまうため、均一粒径球状粒子の粒径は５８１ｎｍ以上である事が必要となる。
【００１６】また、（２００）面からのブラッグ反射を考えた場合、６００ｎｍまでの波長を反射できる（２００）面の大きさＤｍ（２００）は
【数１０】

となり、均一粒径球状粒子の粒径ｄが７３５、９７２、１３９９、１８３７ｎｍの場合について、Ｄｍ（２００）と、（２００）面の面間隔の２倍の２ｄ（２００）を計算した値を表２に示す。
【００１７】
【表２】

【００１８】規則配列構造体粉末の形状が球形に近い場合、（１１１）面と（２００）面の大きさは等しくなるため、（１１１）面の大きさを６００ｎｍまでの波長をブラッグ反射できる大きさにした場合、（２００）面からのブラッグ反射波長には６００ｎｍ以下の波長も含まれてくる。例えば、粒径９７２ｎｍの均一粒径球状粒子を最密充填した規則配列構造体の大きさを２９１６ｎｍとした時、（１１１）面からのブラッグ反射長波は１５８７〜６００ｎｍで、（２００）面からのブラッグ反射長波は１３７５〜４５８ｎｍとなる。しかし、（２００）面からのブラッグ反射強度は（１１１）面からのブラッグ反射強度の約半分程度であるため、規則配列構造体粉末を充填成形した成形体からのブラッグ反射は、１５８７〜６００ｎｍの波長を強く反射し、６００〜４５８ｎｍの波長はわずかに反射する程度となるため、赤外線は反射しても可視光域の光はあまり反射しない成形体が得られる。
【００１９】しかし、６００〜４５８ｎｍの波長のブラッグ反射も防ぎたい場合は、（１１１）面が優先的に発達した板状疑似結晶で、（２００）面の大きさが２３８９ｎｍ以下となる様な厚みを有する板状疑似結晶を作成する事により（２００）面からの６００〜４５８ｎｍの波長のブラッグ反射を防ぐ事ができる。
【００２０】均一粒径球状粒子の粒径が７３５ｎｍ未満の場合、（２００）面からのブラッグ反射を６００ｎｍ以上の波長とするためには、（２００）面の大きさを前述の式より求まるＤｍ（２００）の値以下とする事が必要となるが、（２００）面の大きさが均一粒径球状粒子の粒径の２倍未満となり、（２００）面には粒子が１つしか存在できなくなるため、規則配列構造体は（１１１）面が一層のみ存在する平面構造となり（１１１）面からのブラッグ反射が不可能となる。従って（２００）面からのブラッグ反射を６００ｎｍ以上の波長とするには均一粒径球状粒子の粒径を７３５ｎｍ以上とすることが必要である。
【００２１】（ｈ１ｋ１ｌ１）面と（ｈ２ｋ２ｌ２）面の間の角度φは
【数１１】

で与えられるため、（１１１）面と（２００）面の間の角度は５４．７度となる。
【００２２】規則配列構造体は（１１１）面が最も発達しやすい。（１１１）面が優先的に発達した板状疑似結晶において、６００ｎｍまでの波長を反射できる（２００）面の大きさＤｍ（２００）を満たすためには、板状疑似結晶の厚みｔは
【数１２】

より求められるｔｍの値以下となる事が必要となる。また、（１１１）面からのブラッグ反射が生じるには（１１１）面は２層以上が必要であるため、厚みｔは
【数１３】

より求められるｔｎの値以上である事が必要となる。均一粒径球状粒子の粒径ｄが７３５、９７２、１３９９、１８３７ｎｍの場合について、Ｄｍ（１１１）、およびｔｍを計算した値を表３に示す。
【００２３】
【表３】

このように、規則配列構造体の疑似結晶面（１１１）面が優先的に発達した板状疑似結晶は、（１１１）面に垂直な方向の厚さがｔｍの値以下でｔｎの値以上の場合、（２００）面からのブラッグ反射が６００ｎｍ以上の波長となる。
【００２４】板状疑似結晶の（１１１）面の形状は、Ｄｍ（１１１）以下の大きさならば、円形、正方形、長方形等どのような形状をしていてもよい。
【００２５】規則配列構造体によるブラッグ反射は構造に依存するため、構成する均一粒径球状粒子の組成は、ブラッグ反射させる光が透過できれば、どのような組成でも良い。６００ｎｍから３０００ｎｍの波長の光をブラッグ反射させる場合は、二酸化ケイ素、ホウ珪酸ガラス、アルミン酸カルシウム、ニオブ酸リチウム、カルサイト、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化アルミニウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、酸化イットリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、セレン化亜鉛、臭ヨウ化タリウム、ダイアモンド等が使用できる。３０００ｎｍから１ｍｍの波長の光を反射させるには、セレン化亜鉛、臭ヨウ化タリウム、ダイアモンド等が使用できる。また、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ等の強誘電体、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタル酸、塩化ビニル、アクリル、酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン等も、それぞれの素材が吸収を示さない波長領域であれば使用できる。ケイ素やゲルマニウムも使用できるが、可視光を吸収するため、外観は黒色不透明となる。
【００２６】規則配列構造体の組成を触媒活性物質にすると、触媒機能を付与する事ができる。例えば、酸化チタン等を用いると光触媒機能を付与できる。酸化チタンは紫外線を吸収して酸化分解反応を生じるため、建築物や道路に酸化チタンでできた粒径制御規則配列構造体の粉末を塗布する事により、太陽光中の赤外線反射と同時に、自動車や工場から排出された炭化水素を酸化分解できる。二酸化ケイ素や酸化アルミニウム粒子等の表面に酸化チタンをコーティングしたものでも同様の効果が得られる。また、室内に塗布することにより、暖房効率の向上と同時に、悪臭成分やシックハウス原因物質を酸化分解する事ができる。
【００２７】均一粒径球状粒子のコロイド溶液は、金属アルコキシドの加水分解または金属のアトマイズ処理等により合成できる。規則配列構造体は、均一粒径球状粒子のコロイド溶液を自然沈降させるか、透析してイオン濃度を低下させる事により合成できる。また、大きな規則配列構造体を合成する場合は特開２００２−１２８６００公報記載の方法にて合成する事が可能である。（１１１）面が優先的に発達した板状疑似結晶を合成する場合は、平坦な底面を持つ容器の中で自然沈降する事により、底面に（１１１）面が発達した板状疑似結晶が合成できる。この板状疑似結晶は、数ミリ程度のコラム状多結晶体となる。板状疑似結晶の厚みは、コロイド溶液の濃度で調節できる。
【００２８】コロイド溶液中で疑似結晶化した規則配列構造体は、ゆっくりと乾燥させた後、必要に応じて焼成を行うことができる。また、規則配列構造体の均一粒径球状粒子の粒子間に屈折率の異なる樹脂やガラス等の物質を含浸または充填させてもよい。規則配列構造体を焼結した場合は均一粒径球状粒子の形状が焼結により変形してしまう場合があるが、規則配列構造が保たれていればブラッグ反射は生じるため問題はない。規則配列構造体の大きさは、ミル等で粉砕後フルイによる分級又はストークスの法則に従い水中等で沈降分級を行う事により、均一な大きさにそろえる事ができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとづき説明する。
ブラッグ反射の確認には、拡散反射測定法、ＫＢｒ錠剤法、ヌジョール法を用い、可視・近赤外はダブルモノクロメータ可視紫外近赤外分光光度計にて、普通赤外・遠赤外はＦＴＩＲにて測定を行った。均一粒径球状粒子の粒径、規則配列構造体の大きさの測定には、電子顕微鏡、光学顕微鏡、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いた。
【００３０】実施例１
エタノール１ｌ、純水１４ｍｏｌ、アンモニア０．５ｍｏｌを混合した溶液を反応容器に入れ、−１０℃で撹拌させながらオルト珪酸テトラエチル０．１１ｍｏｌを混合して核生成を行った後、さらにオルト珪酸テトラエチル０．９９ｍｏｌをゆっくり滴下させて、二酸化ケイ素均一粒径球状粒子がコロイド状となった１２８２．３ｇのコロイド溶液を合成した。この二酸化ケイ素コロイド溶液を自然沈降させて規則配列化させたのち、室温にてゆっくりと自然乾燥させた。その後、９００℃で１時間焼成して規則配列構造体を得た。この規則配列構造体の均一粒径球状粒子の粒径を電子顕微鏡にて測定したところ、９７５ｎｍであった。この規則配列構造体をミルにて粉砕後、中間部分から水を採取できる縦長の容器を用いて水中沈降分級して、２．９３μの大きさの規則配列構造体粉末を得た。得られた規則配列構造体粉末をヌジョール法にて可視・赤外光の透過スペクトルを測定したところ、図３に示すように、約１６００〜６００ｎｍを強く反射し、６００ｎｍ〜４６０ｎｍをわずかに反射している事が判った。
【００３１】実施例２
実施例１と同じ条件で合成した規則配列構造体をミルにて粉砕後、中間部分から水を採取できる縦長の容器を用いて水中沈降分級して、１．９５μの大きさの規則配列構造体粉末を得た。得られた規則配列構造体粉末をヌジョール法にて可視・赤外光の透過スペクトルを測定したところ、図４に示すように、約１６００〜８００ｎｍを反射している事が判った。透過光は無色であった。
【００３２】実施例３
実施例１と同じ条件で合成した二酸化ケイ素コロイド溶液を３．４２２ｇ取り純水１ｌで希釈した。内面が鏡面研摩され、容器内側の底面が平坦で、その底面の面積が９００ｃｍ^２のガラス容器を、水平を保った除振盤上に設置し、ガラス容器内に希釈したコロイド溶液を入れた。この希釈コロイド溶液を自然沈降させて規則配列化させたのち、室温にてゆっくりと自然乾燥させた。その後、９００℃で１時間焼成して規則配列構造体を得た。この規則配列構造体を電子顕微鏡にて測定したところ、厚みが１．７７μで、均一粒径球状粒子の粒径は９７５ｎｍであった。この規則配列構造体をミルにて粉砕後、中間部分から水を採取できる縦長の容器を用いて水中沈降分級して、２．９３μの大きさで厚みが１．７７μの板状規則配列構造体粉末を得た。得られた規則配列構造体粉末をヌジョール法にて可視・赤外光の透過スペクトルを測定したところ、図５に示すように、約１６００〜６００ｎｍを強く反射している事が判った。
【００３３】実施例４
実施例１と同じ条件で合成した二酸化ケイ素コロイド溶液を、エタノール１０ｌ、純水１４０ｍｏｌ、アンモニア５ｍｏｌと混合して反応容器に入れ、−１０℃で撹拌させながらオルト珪酸テトラエチル１．１ｍｏｌをゆっくり滴下させた。さらに粒成長を行うため、コロイド溶液を限外ろ過して４ｋｇに濃縮し、エタノール１０ｌ、純水１４０ｍｏｌ、アンモニア５ｍｏｌと混合して反応容器に入れ、−１０℃で撹拌させながらオルト珪酸テトラエチル１．１ｍｏｌをゆっくり滴下させてコロイド粒子を粒成長させる粒成長操作を行った。この粒成長操作をさらに５回くり返したのち限外ろ過して４Ｋｇに濃縮した。得られた４ｋｇのコロイド溶液から４．１７２ｇ取り出し、純水１ｌで希釈した。容器内側の底面が平坦で、その底面の面積が９００ｃｍ^２のガラス容器を、水平を保った除振盤上に設置し、ガラス容器内に希釈したコロイド溶液を入れた。この希釈コロイド溶液を自然沈降させて規則配列化させたのち、室温にてゆっくりと自然乾燥させた。その後、９１５℃で１時間焼成して規則配列構造体を得た。この規則配列構造体を電子顕微鏡にて測定したところ、厚みが４．８５μで、均一粒径球状粒子の粒径は１８４０ｎｍであった。この規則配列構造体をミルにて粉砕後、中間部分から水を採取できる縦長の容器を用いて水中沈降分級して、９．２μの大きさで厚みが４．８５μの板状規則配列構造体粉末を得た。得られた規則配列構造体粉末をヌジョール法にて可視・赤外光の透過スペクトルを測定したところ、図６に示すように、約３０００〜６００ｎｍを強く反射している事が判った。
【００３４】実施例５
エタノール１ｌ、純水０．２２ｍｏｌを混合した溶液を反応容器に入れ、５０℃で撹拌させながらチタンテトライソプロポキシド０．３６７ｍｏｌを混合して５時間反応させて、酸化チタン均一粒径球状粒子がコロイド状となった９０１．３ｇの酸化チタンコロイド溶液を合成した。このコロイド溶液から５．４１４ｇ取り出し、純水１ｌで希釈した。容器内側の底面が平坦で、その底面の面積が９００ｃｍ^２のガラス容器を、水平を保った除振盤上に設置し、ガラス容器内に希釈したコロイド溶液を入れた。この酸化チタンコロイド溶液を自然沈降させて規則配列化させたのち、室温にてゆっくりと自然乾燥させた。その後、９７５℃で１時間焼成して規則配列構造体を得た。この規則配列構造体を電子顕微鏡にて測定したところ、厚みが１．７７μで、均一粒径球状粒子の粒径は９７５ｎｍであった。この規則配列構造体をミルにて粉砕後、中間部分から水を採取できる縦長の容器を用いて水中沈降分級して、２．９３μの大きさで厚みが１．７７μの板状規則配列構造体粉末を得た。得られた規則配列構造体粉末をヌジョール法にて可視・赤外光の透過スペクトルを測定したところ、図７に示すように、約１６００〜６００ｎｍを強く反射している事が判った。また、この酸化チタン規則配列構造体粉末を５ｇ取り、トルエンを１０００ｐｐｍ混合した大気１ｌと共にガラス容器中に密閉し、日光が当たる屋外に１週間放置した後、検知管１２２Ｄにてトルエン濃度を測定した結果１０ｐｐｍ以下であった。
【００３５】実施例６
エタノール１ｌ、純水１４ｍｏｌ、アンモニア０．５ｍｏｌを混合した溶液を反応容器に入れ、−１０℃で撹拌させながらアルミニウムイソプロポキシド０．１１８ｍｏｌを混合して核生成を行った後、さらにアルミニウムイソプロポキシド０．８２６ｍｏｌをゆっくり滴下させて、酸化アルミニウム均一粒径球状粒子がコロイド状となった１２４６．３１２ｇの酸化アルミニウムコロイド溶液を合成した。この酸化アルミニウムコロイド溶液を自然沈降させて規則配列化させたのち、室温にてゆっくりと自然乾燥させた。その後、１１００℃で１時間焼成して規則配列構造体を得た。この規則配列構造体の均一粒径球状粒子の粒径を電子顕微鏡にて測定したところ、１８４０ｎｍであった。この規則配列構造体をミルにて粉砕後、中間部分から水を採取できる縦長の容器を用いて水中沈降分級して、５．５２μの大きさの規則配列構造体粉末を得た。得られた規則配列構造体粉末をヌジョール法にて可視・赤外光の透過スペクトルを測定したところ、図８に示すように、約３０００〜８７０ｎｍを強く反射している事が判った。
【００３６】比較例１
実施例１と同じ条件で合成した二酸化ケイ素コロイド溶液を、遠心沈降機にて二酸化ケイ素粒子を沈降させた後、室温にてゆっくりと自然乾燥させた。その後９００℃で１時間焼成して不規則堆積体を得た。この不規則堆積体の均一粒径球状粒子の粒径を電子顕微鏡にて測定したところ、９７５ｎｍであった。この不規則堆積体をミルにて粉砕後、中間部分から水を採取できる縦長の容器を用いて水中沈降分級して、２．９３μの大きさの不規則堆積体粉末を得た。得られた不規則堆積体粉末をヌジョール法にて可視・赤外光の透過スペクトルを測定したところ、図９に示すようにブラッグ反射は見られなかった。
【００３７】比較例２
実施例１と同じ条件で合成した規則配列構造体をミルにて粉砕して、数μ〜数百μの大きさの規則配列構造体粉末を得た。得られた粉末をヌジョール法にて可視・赤外光の透過スペクトルを測定したところ、図１０に示すように、約１６００ｎｍ以下の赤外、可視光の波長を反射し、特定の波長領域のみを反射することはできなかった。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の赤外線反射規則配列構造体は、均一粒径球状粒子の粒径と規則配列構造体の大きさを制御する事により、６００ｎｍから１ｍｍの間の任意の波長範囲の光を効率良くブラッグ反射できるため．光源や太陽または高温物質からの放射光から、赤外線及び人体が温熱作用を感じる６００ｎｍ以上１ｍｍ以下の波長の光をブラッグ反射させて分離する事ができる。粉末状の赤外線反射規則配列構造体は、成形してブロックまたはタイル状にしたり物体の表面に塗布する事により、各粉末がランダムな方向を向き、光がどのような方向から放射されても、目的とする波長範囲の光をブラッグ反射させることができる。たとえば、都市の建築物外表面や路面上に塗布する事により、どの方向から太陽が照らしても、目的とする波長範囲の赤外線を反射する事ができ、太陽光による温度上昇を緩和する事ができる。
【００３９】近年、社会問題となりつつあるヒートアイランド現象は、自動車やエアコンからの排出熱や、太陽光による建築物や路面の温度上昇等が大きな熱源となって都市全体の温度上昇を招いており、都市への自動車乗り入れやエアコン使用の抑制、緑地や河川の増加等の対策が検討されているが、短期間で効果が得られる様な対策は見い出されていない。しかし、本発明の赤外線反射規則配列構造体の粉末を建築物表面や路面上に塗布したり、該粉末をブロック状やタイル状に成形したものを配置する事により、太陽光による温度上昇を抑制でき、建築物の外観や都市構造を変更する事なく、ヒートアイランド現象を短期間で改善する事が可能となる。
【００４０】また、このような赤外線反射規則配列構造体の粉末を室内の壁面や窓に塗布すると、暖房器具から放射される赤外線を反射し、暖房効率を向上させる事ができる。これにより、都市全体のエネルギー効率を格段に向上させる事が可能となる。
【００４１】本発明の赤外線反射規則配列構造体は、ブラッグ反射する波長を７５０ｎｍ以上とする事により可視光に対して透明にする事ができるため、表面に塗布しても下地の色調を変化させない様に設計できる。赤外線反射規則配列構造体に、屈折率が赤外線反射規則配列構造体を構成する均一粒径球状粒子と異なり、目的の赤外線波長範囲で吸収を示さないガラスや樹脂を含浸して強度や耐摩耗性を向上させる事ができる。
【００４２】本発明の赤外線反射規則配列構造体を構成する均一粒径球状粒子の組成は、反射させたい赤外線波長範囲での吸収がなければどのような組成物でも使用できるため、触媒となる組成物を用いる事により赤外線反射と同時に触媒機能を付与する事もできる。例えば、酸化チタンを用いると光触媒機能を付与でき、赤外線を反射させながら大気中の不完全燃焼炭化水素や、室内の異臭やシックハウス原因物質の酸化分解も可能となるため、応用範囲が非常に広い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブラッグ反射の説明図である。
【図２】Ｄｍ（ｈｋｌ）の説明図である。
【図３】実施例１の透過スペクトル測定結果を示した図である。
【図４】実施例２の透過スペクトル測定結果を示した図である。
【図５】実施例３の透過スペクトル測定結果を示した図である。
【図６】実施例４の透過スペクトル測定結果を示した図である。
【図７】実施例５の透過スペクトル測定結果を示した図である。
【図８】実施例６の透過スペクトル測定結果を示した図である。
【図９】比較例１の透過スペクトル測定結果を示した図である。
【図１０】比較例２の透過スペクトル測定結果を示した図である。

Claims

粒径がｄの均一粒径球状粒子が最密充填した規則配列構造体の大きさＤが２ｄ以上で

により求められるＤｍ（１１１）の値以下であり、ｄが５８１ｎｍ以上６１２３７２ｎｍ以下である事を特徴とする赤外線反射規則配列構造体。
規則配列構造体の形状が、規則配列構造体の疑似結晶面（１１１）面が優先的に発達した板状結晶形状で、（１１１）面に垂直な方向の厚さｔが、

により求められるＴｎの値以上で

により求められるＴｍの値以下であり、均一粒径球状粒子の粒径ｄが７３５ｎｍ以上６１２３７２ｎｍ以下である事を特徴とする請求項１記載の赤外線反射規則配列構造体。
規則配列構造体を構成する均一粒径球状粒子が、二酸化ケイ素、珪酸ガラス、酸化アルミニウム、または、酸化チタンを含有する事を特徴とする請求項１又は２記載の赤外線反射規則配列構造体。