KR102227688B1 - 적외선 흡수 재료, 적외선 흡수 재료 분산액, 적외선 흡수 재료 분산체, 적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재 및 적외선 흡수 투명 기재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 1종류 이상의 천이 금속과, 천이 금속의 배위자로서 B, C, N, O 등에서 선택된 1종류 이상의 원소를 함유하는 적외선 흡수 재료로서, 전도대 하부에서는, 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 천이 금속의 d궤도와 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드를 형성하고, 가전자대 상부에서는, 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 배위자의 p궤도와 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드를 형성하며, 전도대 하부 밴드가 브릴루앙 영역의 고대칭점인 2파수 이하의 방향에서는 가전자대 상부 밴드에 3.0eV 미만으로 근접하고 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드가 3.0eV 미만으로 근접하는 파수 방향을 제외한 다른 파수 방향에서는 밴드 갭이 3.0eV 이상인 와이드 갭 밴드 구조를 가지며, 플라즈마 주파수가 2.5eV 이상 10.0eV 이하인 적외선 흡수 재료를 제공한다.
Description
본 발명은 적외선 흡수 재료, 적외선 흡수 재료 분산액, 적외선 흡수 재료 분산체, 적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재(基材) 및 적외선 흡수 투명 기재에 관한 것이다.
근래에 지구 자원의 절약 및 환경 부하의 저감을 위해, 자동차, 건물 등의 창문에는 태양광 중 근적외선을 차폐하는 기능이 요구되고 있다. 이는 자동차, 건물 등의 창문에 있어, 근적외선이 차폐됨으로써 자동차 안, 건물 안의 온도 상승을 저감할 수 있어서 냉방 부하를 경감할 수 있기 때문이다.
한편, 시야의 확보, 안전성의 확보 등, 창문 본래의 기능을 유지하기 위해, 창재(窓材)에는 눈에 감지되는 밝기, 즉, 높은 가시광 투과율을 가질 것도 요구되고 있다.
높은 가시광 투과율을 유지하면서 근적외선을 차폐하는 창재에 대해서는, 종래부터 각종의 검토, 실용화가 이루어져 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 착색제로서 산화철을 포함하는 적외선 흡수 유리가 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, SnO2 미세 분말을 분산 상태로 함유시킨 투명 내지 반투명의 합성 수지를 각종 형상으로 성형하여 이루어지는 적외선 흡수성 합성 수지 성형품이 개시되어 있다.
그러나, 본 발명의 발명자들의 검토에 의하면, 특허문헌 1에 개시된 적외선 흡수 유리에서는 Fe 이온 등에 의한 적외선 흡수능에 한계가 있다. 그러므로, 당해 적외선 흡수 유리의 가시광 투과율을 높게 하면, 적외선 흡수성이 저하된다는 문제점이 있었다.
또한, 특허문헌 2에 개시된, SnO2 미립자를 함유하는 적외선 흡수성 합성 수지 성형품은, 근적외 영역과 가시광 영역의 광 흡수 콘트라스트가 충분하지 않으므로, 가시광 투과율을 높게 유지한 채로는 근적외선을 충분히 차폐할 수 없는 경우가 있었다. 이는, SnO2 미립자는 광 흡수 피크 파장이 1500㎚보다 장파장인 중근적외 영역에 있으므로, 태양광이 높은 에너지를 갖는 780㎚~1500㎚의 광을 충분히 흡수할 수 없기 때문이다. 그러므로, 예를 들어, SnO2 미립자의 첨가량을 증가시킴으로써 근적외선 투과율을 감소시키면, 동시에 가시광 투과율도 저하되는 경우가 있었다.
이에 상기 종래 기술이 가지는 문제점을 고려하여, 본 발명의 일측면에서는, 가시광에 대한 투명성 및 근적외선 흡수성을 갖는 적외선 흡수 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 1종류 이상의 천이 금속과, 상기 천이 금속의 배위자로서 B, C, N, O, F, Al, Si, P, S, Cl, Se, Te에서 선택된 1종류 이상의 원소를 함유하는 적외선 흡수 재료로서, 전도대(傳導帶) 하부에서는, 상기 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 천이 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드를 형성하고, 가전자대(價電子帶) 상부에서는, 상기 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드를 형성하며, 상기 전도대 하부 밴드가 브릴루앙 영역(Brillouin zone)의 고대칭점인 2파수(波數) 이하의 방향에서는 상기 가전자대 상부 밴드에 3.0eV 미만으로 근접하고 상기 전도대 하부 밴드와 상기 가전자대 상부 밴드가 3.0eV 미만으로 근접하는 파수 방향을 제외한 다른 파수 방향에서는 밴드 갭이 3.0eV 이상인 와이드 갭 밴드 구조를 가지며, 플라즈마 주파수가 2.5eV 이상 10.0eV 이하인 적외선 흡수 재료를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 1종류 이상의 천이 금속과, 상기 천이 금속의 배위자로서 B, C, N, O, F, Al, Si, P, S, Cl, Se, Te에서 선택된 1종류 이상의 원소를 함유하는 적외선 흡수 재료로서, 전도대 하부에서는, 상기 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 천이 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드를 형성하고, 가전자대 상부에서는, 상기 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드를 형성하며, 상기 전도대 하부 밴드가 브릴루앙 영역의 고대칭점인 1파수의 방향에서는 상기 가전자대 상부 밴드와 교차되고 상기 전도대 하부 밴드가 브릴루앙 영역의 고대칭점인 2파수 이하의 방향에서는 상기 가전자대 상부 밴드에 3.0eV 미만으로 근접하며 상기 전도대 하부 밴드와 상기 가전자대 상부 밴드가 교차 및 3.0eV 미만으로 근접하는 파수 방향을 제외한 다른 파수 방향에서는 밴드 갭이 3.0eV 이상인 와이드 갭 밴드 구조를 가지고, 플라즈마 주파수가 2.5eV 이상 10.0eV 이하인 적외선 흡수 재료를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 가시광에 대한 투명성 및 근적외선 흡수성을 갖는 적외선 흡수 재료를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 산출된 LaS의 에너지 밴드 구조이다.
도 2는 실시예 1에서 산출된 LaS의 상태 밀도에서 점하는 각 궤도의 기여 비율 설명도이다.
도 3은 실시예 1에서 산출된 LaS의 이론 유전(誘電) 함수 설명도이다.
도 4는 실시예 2에서 산출된 NdSe의 에너지 밴드 구조이다.
도 5는 실시예 2에서 산출된 NdSe의 상태 밀도에서 점하는 각 궤도의 기여 비율 설명도이다.
도 6은 실시예 2에서 산출된 NdSe의 이론 유전 함수 설명도이다.
도 7은 실시예 3에서 산출된 Y0.5Ca0.5B6의 에너지 밴드 구조이다.
도 8은 실시예 3에서 산출된 Y0.5Ca0.5B6의 상태 밀도에서 점하는 각 궤도의 기여 비율 설명도이다.
도 9는 실시예 3에서 산출된 Y0.5Ca0.5B6의 이론 유전 함수 설명도이다.
도 10은 비교예 1에서 산출된 AlN의 에너지 밴드 구조이다.
도 11은 비교예 1에서 산출된 AlN의 이론 유전 함수 설명도이다.
도 12는 비교예 2에서 산출된 TiSi2의 에너지 밴드 구조이다.
도 13은 비교예 2에서 산출된 TiSi2의 이론 유전 함수 설명도이다.
도 2는 실시예 1에서 산출된 LaS의 상태 밀도에서 점하는 각 궤도의 기여 비율 설명도이다.
도 3은 실시예 1에서 산출된 LaS의 이론 유전(誘電) 함수 설명도이다.
도 4는 실시예 2에서 산출된 NdSe의 에너지 밴드 구조이다.
도 5는 실시예 2에서 산출된 NdSe의 상태 밀도에서 점하는 각 궤도의 기여 비율 설명도이다.
도 6은 실시예 2에서 산출된 NdSe의 이론 유전 함수 설명도이다.
도 7은 실시예 3에서 산출된 Y0.5Ca0.5B6의 에너지 밴드 구조이다.
도 8은 실시예 3에서 산출된 Y0.5Ca0.5B6의 상태 밀도에서 점하는 각 궤도의 기여 비율 설명도이다.
도 9는 실시예 3에서 산출된 Y0.5Ca0.5B6의 이론 유전 함수 설명도이다.
도 10은 비교예 1에서 산출된 AlN의 에너지 밴드 구조이다.
도 11은 비교예 1에서 산출된 AlN의 이론 유전 함수 설명도이다.
도 12는 비교예 2에서 산출된 TiSi2의 에너지 밴드 구조이다.
도 13은 비교예 2에서 산출된 TiSi2의 이론 유전 함수 설명도이다.
이하에서 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명하는데, 본 발명은 이하의 실시형태에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고서 이하의 실시형태에 여러 변형 및 치환을 가할 수 있다.
[적외선 흡수 재료]
이하에서 본 실시형태의 적외선 흡수 재료의 일 구성예에 대해 설명한다.
본 발명의 발명자들은 가시광에 대한 투명성 및 근적외선 흡수성을 갖는 적외선 흡수 재료에 대해 면밀히 검토하였다. 그 결과, 적외선 흡수 재료가 가지는 밴드 구조와 플라즈마 주파수가, 당해 적외선 흡수 재료가 발휘하는 가시광 투과성 및 적외선 흡수능의 결정에 크게 관계 있다는 것을 발견하였다. 특히, 종래에 사용되고 있던 ITO(주석 첨가 산화인듐)나 ATO(안티몬 첨가 산화주석)와 같은 적외선 흡수 재료와는 다른 특징을 갖는 신규의 밴드 구조를 가지면서 높은 플라즈마 주파수를 가지는 재료가 적외선 흡수 재료로서 매우 높은 성능을 가짐을 발견하였다.
구체적으로는, 종래의 근적외선 흡수 재료인 ITO나 ATO 등의 재료는 3.3eV 이상의 밴드 갭을 갖는 반도체를 베이스로 한 것이었다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 밴드 갭을 가지는 반도체 재료는, 밴드단(端) 흡수 메커니즘에 기초하여 밴드 갭 이상의 에너지를 갖는 광을 흡수한다. 가시광은 1.59eV~3.26eV의 에너지를 가지므로, 3.3eV 이상의 밴드 갭을 가지는 반도체는 가시광에 대해 높은 투과성(투명성)을 가진다.
다만, 반도체 자체는 캐리어(자유전자 또는 홀)를 거의 또는 전혀 가지지 않으므로, 국소 표면 플라즈몬 공명에 의한 광 흡수를 발휘할 수 없다. 따라서, 당해 반도체 내의 일부 원소를 치환하여 캐리어를 도핑함으로써, 국소 표면 플라즈몬 공명에 의한 광 흡수를 발휘시킬 수 있다. 이 때 밴드 구조에서는, 일반적으로 불순물 준위라고 하는, 페르미(Fermi)면을 가로지르는 준위가 밴드 갭 중에 나타난다. 그렇지만, 밴드 구조의 어떠한 파수 방향에서도, 전술한 밴드 갭 자체가 명확하게 근접 또는 교차하는 일은 없다.
즉, 모든 파수 방향에서 3.3eV 이상의 와이드 밴드 갭을 갖는 재료가 아니라면, 투명성이 손상되므로 적외선 흡수 재료로 사용할 수 없다는 것이 종래의 상식이었다.
본 발명의 발명자들은, 전술한 적외선 흡수 재료에 대한 종래의 상식에 갇히지 않고 면밀히 검토하였다. 그 결과, 전술한 종래의 적외선 흡수 재료와는 명백히 다른 밴드 구조로서 적외선 흡수 재료로서 높은 성능을 갖는 밴드 구조를 갖는 재료를, 완전히 새로운 적외선 흡수 재료로서 발견하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 1종류 이상의 천이 금속과, 당해 천이 금속의 배위자로서 B, C, N, O, F, Al, Si, P, S, Cl, Se, Te에서 선택된 1종류 이상의 원소를 함유한다. 그리고, 밴드 구조에서 전도대 하부(바닥부), 즉, 밴드 갭의 바로 위에서는, 상기 천이 금속의 d궤도가 주체로 되어 점유하는 밴드, 또는 상기 천이 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드를 형성한다. 한편, 이러한 밴드들을 전도대 하부 밴드라고도 기재한다.
또한, 가전자대의 상부, 즉, 밴드 갭의 바로 아래에서는, 상기 배위자의 p궤도가 주체로 되어 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드를 형성한다. 한편, 이러한 밴드들을 가전자대 상부 밴드라고도 기재한다.
그리고, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료를 갖는 밴드 구조는, 브릴루앙 영역 중의 고대칭점인 파수 방향에 있어, 전도대 하부에서 상기 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 천위 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드가, 상기 가전자대 상부에서 상기 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드와 3.0eV 미만으로 근접 또는 교차한다.
보다 구체적으로는, 일 형태에서는, 상기 전도대 하부에서 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 천위 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드가, 브릴루앙 영역의 고대칭점인 2파수 이하의 방향에 있어, 가전자대 상부에서 상기 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드와 3.0eV 미만으로 근접한다.
또한, 다른 일 형태에서는, 전도대 하부에서 상기 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 천위 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드가, 브릴루앙 영역의 고대칭점인 1파수의 방향에 있어, 가전자대 상부에서 상기 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드와 교차하며, 또한, 전도대 하부에서 상기 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 천위 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드가, 브릴루앙 영역의 고대칭점인 2파수 이하의 방향에 있어, 가전자대 상부에서 상기 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드와 3.0eV 미만으로 근접한다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 전술한 바와 같이, 천이 금속과, 당해 천이 금속의 배위자로서 소정의 원소를 함유할 수 있다. 한편, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 천이 금속과 배위자인 원소로 구성할 수도 있으나, 상기 천이 금속과 배위자인 원소 이외의 원소를 함유할 수도 있다.
이와 같이 천이 금속과 소정의 배위자를 가짐으로써, 전도대의 하부 및 가전자대의 상부에 천이 금속 및 배위자에 유래하는 밴드를 형성할 수 있다. 나아가, 가시광에 대한 투명성 및 근적외선 흡수성을 갖는 적외선 흡수 재료로 할 수 있는 밴드 구조를 갖는 화합물로 할 수 있어므로 바람직하다.
그리고, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 전술한 바와 같이, 소정의 밴드 구조를 가질 수 있다. 그 결과, 밴드 갭 내에 존재하는 페르미 레벨을 특정 파수 방향에서 밴드가 가로지름으로써, 전도대 하부에 부분적으로 채워진 밴드가 형성되어 높은 도전성을 발휘한다.
다만, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 상기 밴드가 근접 및/또는 교차하는 특정 파수 방향을 제외한 다른 파수 방향에서 밴드 갭이 3.0eV 이상인 와이드 갭 밴드 구조를 가진다. 그리하여, 당해 특정 파수 방향에서만큼은 3.0eV 미만의 밴드 갭을 가지더라도 가시광에 대해 높은 투명성을 가질 수 있다.
한편, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 상기 밴드가 근접 및/또는 교차하는 특정 파수 방향을 제외한 다른 파수 방향에서 밴드 갭이 3.3eV 이상이며, 당해 특정 파수 방향에서만큼은 상기 밴드 갭 미만의 밴드 갭으로 할 수도 있다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료에서 가시광에 대한 투명성이란, 반드시 가시광에 대해 완전한 투명성을 의미하는 것은 아니며, 예를 들어, 실용상 문제가 되지 않는 범위에서 가시광의 일부분을 흡수하는 것도 허용된다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료가 가시광 파장의 일부분을 흡수하는 경우 어떤 식으로든 착색을 나타내게 되지만, 가시광에 대해 실용상 문제가 없을 정도의 투명성은 유지하고 있어서 충분히 공업적 가치를 발휘하는 것이다. 가시광에 대해 보다 완전한 투명성을 가지는 재료가 요구되는 경우에, 원래는 모든 파수 방향에서 밴드 갭이 3.3eV 이상인 것이 바람직하다. 그러나, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료에서는, 밴드가 3.0eV 이하로 근접 또는 교차하는 파수 방향을 가지면서 밴드가 근접 또는 교차하는 파수 방향을 제외한 다른 파수 방향에서는 밴드 갭이 3.0eV 이상 3.3eV 미만으로 되는 경우가 있다. 즉, 가시광의 투명성과 근적외 흡수의 콘트라스트를 고려한 실용성을 고려하면, 모든 파수 방향에서 밴드 갭이 3.3eV 이상일 필요는 없으며, 밴드가 근접 또는 교차하는 방향이 제한되어 있으므로, 다른 파수 방향에서 밴드 갭이 3.0eV 이상이면 가시광 중 고에너지 파장이 일부 흡수되기는 하더라도 여전히 충분히 공업적 가치를 발휘할 수 있다. 실제로 막의 투명성은 오히려 막 중 재료의 질량 밀도에 의존하여 나타나는 것이어서, 밴드 갭이 다소 감소하는 것은 문제되지 않는다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 전술한 바와 같이, 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드가 2파수 이하의 방향, 즉, 1파수 또는 2파수의 방향에서 3.0eV 미만으로 근접하는 밴드 구조를 가진다. 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드는, 예를 들어, 같은 근접 폭이라면 2파수 방향으로 근접하는 것보다는 1파수 방향으로 근접하는 것이 가시광에 대한 투명성의 면에서는 바람직하다. 그러나, 일반적으로는 파수 방향에 따라 밴드 갭의 폭은 다양하게 변화하므로, 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드가 1파수 방향에서만 근접하는 경우보다, 2파수 방향에서 3.0eV 미만으로 근접하는 경우가 투명성이 높을 수도 있다. 그러나, 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드가 3파수 방향 이상에서 3.0eV 미만으로 근접하면, 가시광의 흡수가 과도하게 커져서 재료의 투명성이 크게 손상된다. 그러므로, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드가 2파수 이하의 방향에서 3.0eV 미만으로 근접하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료의 다른 구성예에서는, 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드가 1파수 방향에서 교차하는 경우를 포함한다. 이 경우, 페르미 에너지는 당해 파수 방향에서 전도대 하부로부터 늘어진 밴드를 가로지르는 위치에 있으며, 페르미 에너지보다 아래에 있는 전도대 하부 및 가전자대 상부의 전자는 위에 있는 전도대의 공위(空位) 레벨로 천이되어 광 흡수로 된다.
그러한 파수 방향에서의 광 흡수는 에너지 갭의 폭이 0eV보다 크고 3.0eV 이하이므로, 가시광 투과성이 높은 한정 요인으로 될 수 있으나, 가전자대 상부를 구성하는 배위자의 p궤도로부터 전도대 하부를 구성하는 배위자의 p궤도로 천이되는 것과, 가전자대 상부를 구성하는 천이 금속의 d궤도로부터 전도대 하부를 구성하는 천이 금속의 d궤도로 천이되는 것은 페르미 황금률로 인해 금제되므로, 실제로는 매우 한정된 전자 천이밖에 일어나지 않음이 궤도 해석으로부터 판명되었다. 따라서, 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드가 교차하는 경우에도, 당해 밴드가 교차하는 파수 방향 및 앞서 설명한 밴드가 근접하는 파수 방향 이외의 방향에서 3.0eV 이상의 와이드 밴드 갭 구조를 가지고 있으면, 교차하는 파수 주변의 전자 천이는 크게 한정되므로 가시광 투과성이 충분히 유지됨을 알 수 있다.
이와 같이 브릴루앙 영역 중의 고대칭점인 2파수 이하의 방향에서, 밴드 갭이 3.0eV 미만으로 근접하고 다른 파수 방향에서 밴드 갭이 3.0eV 이상으로 됨으로써, 가시광에 대한 고투명성과 고도전성을 양립시킨 적외선 흡수 재료로 할 수 있다.
또한, 1파수 방향에서 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드가 교차하고, 2파수 이하의 방향에서 밴드 갭이 3.0eV 미만으로 근접하며, 다른 파수 방향에서 밴드 갭이 3.0eV 이상으로 되는 것으로도, 가시광에 대해 고투명성과 고도전성을 양립시킨 적외선 흡수 재료로 할 수 있다.
또한, 상기 밴드 구조를 가지며 국소 표면 플라즈몬 공명에 기초한 적외선 흡수능을 발휘하기 위해서는, 적절한 플라즈마 주파수를 가질 필요가 있다. 이것은, 국소 표면 플라즈몬 공명에 기초한 적외선 흡수를 일으키는 주파수(광 에너지)는 적외선 흡수 재료가 갖는 플라즈마 주파수에 크게 의존하기 때문이다.
한편, 플라즈마 주파수 Ωp는 아래의 식 (A)로써 표기할 수 있다.
[수 1]
여기에서 N은 자유 전자 밀도, e는 전기소의 양, ε0은 진공 유전율, m*은 전자의 유효 질량이다.
본 발명의 발명자들의 면밀한 검토의 결과, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료가 2.5eV 이상 10.0eV 이하의 플라즈마 주파수를 가짐으로써, 적외 영역, 특히 근적외 영역에서 높은 흡수능을 발휘할 수 있음을 명확히 하였다.
이것은, 플라즈마 주파수가 2.5eV 미만인 경우 자유 전자 밀도가 낮으므로, 국소 표면 플라즈몬 공명에 기초한 흡수가 매우 낮은 것이 되어 적외선 흡수 재료로서의 성능이 낮게 되기 때문이다. 또한, 플라즈마 주파수가 2.5eV 미만인 경우, 근적외 영역이 아니라 보다 낮은 에너지를 갖는 중근적외 영역에서 국소 표면 플라즈몬에 의한 흡수가 발생하므로, 역시 적외선 흡수 재료로서의 성능이 낮게 되기 때문이다.
한편, 플라즈마 주파수가 10.0eV를 초과하는 경우에는, 근적외 영역이 아니라 보다 높은 에너지를 갖는 가시광 영역, 자외광 영역, 나아가 X선, γ선 영역에서 국소 표면 플라즈몬에 의한 흡수가 발생하여, 역시 적외선 흡수 재료로서의 성능이 낮게 되기 때문이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는 특정 의 밴드 구조와 플라즈마 주파수를 가짐으로써, 가시광에 대한 높은 투명성, 적외선 흡수능, 높은 도전성을 가질 수 있다.
적외선 흡수 재료가 전술한 밴드 구조 및 플라즈마 주파수를 가지는지 여부는, 당해 적외선 흡수 재료의 에너지 밴드 구조를 산출함으로써 판정할 수 있다. 에너지 밴드 구조의 산출 방법은 특별히 한정되지는 않으나, 밴드 갭을 고정밀도로 평가, 재현하기 위해, screened exchange법, hybrid-functional법, GW법에서 선택되는 1종류 이상의 평면파 기저 제1 원리 계산을 이용하는 것이 바람직하다. 이것은, screened exchange법, hybrid-functional법, GW법에서 선택되는 1종류 이상의 평면파 기저 제1 원리 계산에 의하면 실측치를 충분히 재현할 수 있을 정도로 고정밀도의 밴드 구조를 얻을 수 있기 때문이다.
그리고, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 포톤 에너지가 1.60eV 이상 3.30eV 이하인 범위에서 이론 유전 함수의 허부(ε2)가 작은 값을 가지는 것이 바람직하다. 이것은, 전술한 밴드 구조 및 플라즈마 주파수를 가지고 있다 하더라도 가시광에 해당하는 1.60eV 이상 3.30eV 이하의 범위에서 광의 유전 손실에 해당하는 ε2가 높은 물질은 가시광을 크게 흡수해 버리며, 그 결과 가시광에 대한 투명성이 저하되는 경우가 있기 때문이다. 이러한 관점에서, 포톤 에너지가 1.60eV 이상 3.30eV 이하인 범위에서 이론 유전 함수의 허부(ε2)는 5.0 이하인 것이 바람직하다.
더 바람직하게는, 포톤 에너지가 1.90eV 이상 2.45eV 이하인 범위에서 이론 유전 함수 허부(ε2)의 값이 1.5 이하이며 극대값을 갖지 않는, 즉, 밴드간 천이 흡수에 상당하는 피크를 갖지 않는 것이 바람직하다.
한편, 상기 이론 유전 함수의 허부(ε2)는 제1 원리 계산으로 산출된 에너지 밴드 구조로부터 산출할 수 있다.
제1 원리 계산으로 산출된 에너지 밴드 구조로부터 이론 유전 함수를 산출하는 방법은 N. Singh, et al., J. Phys. : Condens. Matter, Volume 19, 346226(2007)에 기재된 방법을 참고로 할 수 있다. 이 때, 가시광, 근적외 영역에서는 자유 전자에 의한 흡수가 무시할 수 없는 기여를 하기 때문에, 로렌츠(Lorentz) 항과 드루드(Drude) 항을 포함하는 이론 유전 함수를 산출하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 얻어진 에너지 밴드 구조에 있어 페르미 에너지보다 저에너지인 가전자대로부터 페르미 에너지보다 고에너지인 전도대로의 직접 천이를 이하의 식 (B)에 의해 구함으로써, 이론 유전 함수의 허부(ε2) 중 로렌츠 항의 기여분(ε2 lorentz)을 산출할 수 있다.
[수 2]
한편, ω은 광 에너지이다.
밴드 구조로부터는 플라즈마 주파수(Ωp) 및 완화 정수(γ)를 구할 수 있다.
그리고, 이론 유전 함수의 허부(ε2) 중 드루드 항의 기여분(ε2 drude)은, 전술한 제1 원리 계산에서 얻어진 플라즈마 주파수(Ωp) 및 완화 정수(γ)를 이용하여 이하의 식 (C)에 의해 구할 수 있다.
[수 3]
그리고, 앞서 설명한 로렌츠 항의 기여분(ε2 lorentz)과 드루드 항의 기여분(ε2 drude)을 더함으로써 이론 유전 함수의 허부(ε2)를 구할 수 있다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 결정으로서의 완전성이 높을수록 큰 열선 차폐 효과를 얻을 수 있다. 다만, 결정성이 낮고 X선 회절에서 브로드한 회절 피크를 발생시키는 것이더라도, 적외선 결정 재료 내부의 기본적 결합이 각 천이 원소와 배위자의 결합에 의해 성립되는 것이라면, 열선 차폐 효과를 발현하기 위해 본 실시형태의 적외선 흡수 재료로서 적용하는 것이 가능하다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 전술한 바와 같이 국소 표면 플라즈몬 공명을 원리로 하여 적외선 흡수능을 발휘한다. 국소 표면 플라즈몬 공명은, 적외선 흡수 재료 입자의 크기가 나노미터 크기인 경우, 구체적으로는 입자의 체적 평균 입자 직경이 약 500㎚ 이하인 경우에 현저하게 발휘된다. 따라서, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는 체적 평균 입자 직경이 500㎚ 이하인 입자로 구성되는 것이 바람직하다. 특히, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는 체적 평균 입자 직경이 200㎚ 이하인 입자로 구성되는 경우, 국소 표면 플라즈몬 공명이 더욱 강해지므로 더 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료가 체적 평균 입자 직경이 500㎚ 이하인 입자로 구성되는 경우, 당해 적외선 흡수 재료를 포함하는 적외선 흡수 재료 분산액, 적외선 흡수 재료 분산체 등에 있어서 적외선 흡수 재료 입자끼리 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료가 도전성을 가지기는 하지만, 적외선 흡수 재료가 체적 평균 입자 직경이 500㎚ 이하인 입자로 구성되는 경우에는, 당해 적외선 흡수 재료를 포함하는 적외선 흡수 재료 분산액을 사용하여 제작된 막(층), 적외선 흡수 재료 분산체 등을 도전성을 가지지 않는 막, 분산체로 하여 전파 투과성을 확보할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료가 체적 평균 입자 직경이 500㎚ 이하인 입자로 구성되는 경우, 당해 적외선 흡수 재료를 포함하는 적외선 흡수 재료 분산액을 사용하여 제작된 막, 적외선 흡수 재료 분산체 등에 대해 자동차용 창문 등 전파 투과성이 요구되는 각종의 용도로도 사용할 수 있으므로 이러한 관점에서도 바람직하다.
나아가, 후술하는 적외선 흡수 재료 분산액, 적외선 흡수 재료 분산체 등으로 한 경우에, 당해 적외선 흡수 재료에 의한 광 산란의 저감을 고려했을 때에 적외선 흡수 재료는 체적 평균 입자 직경이 200㎚ 이하인 입자로 구성되면 보다 바람직하다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료를 후술하는 적외선 흡수 재료 분산액, 적외선 흡수 재료 분산체 등으로 한 경우에, 적외선 흡수 재료가 체적 평균 입자 직경이 작은 입자로 구성되면, 기하학적 산란 또는 미(mie) 산란에 의한, 파장 380㎚~780㎚ 범위의 가시광 영역에서의 광 산란을 저감시킬 수 있다. 당해 광 산란이 저감되는 결과, 적외선 흡수 재료 분산체가 간유리처럼 되어서 선명한 투명성을 얻을 수 없게 되는 것을 피할 수 있다.
그래서, 전술한 바와 같이, 적외선 흡수 재료가 체적 평균 입자 직경이 200㎚ 이하인 입자로 구성되는 경우, 상기 기하학적 산란 또는 미 산란을 크게 저감시켜 레일리 산란 영역으로 할 수 있다. 레일리 산란 영역에서 산란광은 입자 직경의 6승에 반비례하여 저감되므로, 적외선 흡수 재료의 평균 입자 직경 감소에 따라 산란이 저감되어 투명성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 적외선 흡수 재료는 전술한 바와 같이 체적 평균 입자 직경이 200㎚ 이하이면 더 바람직하다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 체적 평균 입자 직경이 50㎚ 이하인 입자로 구성되는 경우, 산란광이 대단히 적게 되므로 더 바람직하다. 광 산란을 회피한다는 관점에서는 적외선 흡수 재료의 평균 입자 직경이 작은 것이 바람직하다.
다만, 체적 평균 입자 직경이 1㎚ 미만인 경우, 양자 효과에 의해 재료의 밴드 구조가 변화하므로, 앞서 설명한 본 실시형태의 적외선 흡수 재료가 갖는 밴드 구조, 플라즈마 주파수 등을 취하기 어렵게 될 우려가 있다. 그러므로, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는 체적 평균 입자 직경이 1㎚ 이상인 입자로 구성되는 것이 바람직하며, 체적 평균 입자 직경이 2㎚ 이상인 입자로 구성되면 더 바람직하다.
한편, 체적 평균 입자 직경이란 입자도 분포에 있어 적산값 50%에서의 입자 직경을 의미하며, 본 명세서의 다른 부분에서도 체적 평균 입자 직경은 같은 의미를 가진다. 당해 입자도 분포의 측정 방법으로는, 예를 들어, 투과형 전자 현미경을 사용하여 입자마다 입자 직경을 직접 계측할 수 있다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료 제조방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 앞서 설명한 밴드 구조 및 플라즈마 주파수를 만족시키는 적외선 흡수 재료를 제조할 수 있는 방법이라면, 임의의 방법을 채용할 수 있다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 예를 들어 고상(固相) 소성법, 습식법 등에 의해 제조할 수 있다. 또한, 플라즈마 토치(torch)법 등을 적용하여 제조할 수도 있다.
또한, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는, 그 표면을 Si, Ti, Zr, Al에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 함유하는 산화물로 피복할 수도 있다. 상기 산화물로 피복함으로써, 적외선 흡수 재료의 내후성을 보다 향상시킬 수 있어서 바람직하다. 피복 방법은 공지의 방법 중 임의로 선택할 수 있다.
[적외선 흡수 재료 분산액]
이어서, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산액의 일 실시형태에 대해 설명한다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산액은, 앞서 설명한 적외선 흡수 재료와 액상 매체를 포함할 수 있다. 그리고, 액상 매체는 물, 유기 용매, 유지(油脂), 액상 수지, 액상 플라스틱용 가소제에서 선택된 1종류 이상을 함유할 수 있다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산액은, 앞서 설명한 적외선 흡수 재료를 액상 매체에 첨가하고 분산 처리함으로써 얻을 수 있다.
한편, 액상 매체에는 적외선 흡수 재료 이외에도 임의의 성분을 첨가할 수 있으며, 예를 들어 분산제, 커플링제, 계면 활성제 등을 임의로 첨가할 수도 있다.
액상 매체는, 전술한 바와 같이, 물, 유기 용매, 유지, 액상 수지, 액상 플라스틱용 가소제에서 선택된 1종류 이상을 함유할 수 있다. 즉, 액상 매체로는, 물, 유기 용매, 유지, 액상 수지, 액상 플라스틱용 가소제에서 선택된 1종류 또는 상기 물 등에서 선택된 2종류 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
유기 용매로는, 알코올계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 아미드류, 탄화수소계, 글리콜 유도체 등, 여러 종류 중에서 선택하는 것이 가능하다. 유기 용매로는, 구체적으로는, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 이소프로판올(이소프로필알코올), 1-메톡시-2-프로판올, 부탄올, 펜탄올, 벤질알코올, 디아세톤알코올 등의 알코올계 용제; 아세톤, 디메틸케톤, 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 이소포론 등의 케톤계 용제; 아세트산n-부틸, 3-메틸-메톡시-프로피오네이트 등의 에스테르계 용제; 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜이소프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜에틸에테르아세테이트 등의 글리콜 유도체; 포름아미드, N-메틸포름아미드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 아미드류; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; 에틸렌클로라이드, 클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 극성이 낮은 것이 바람직하여서, 보다 바람직하게는, 유기 용매로서 특히 이소프로필알코올, 에탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 디메틸케톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 아세트산n-부틸 등에서 선택되는 1종류 이상을 사용할 수 있다.
유지(油脂)로는, 바람직하게는, 예를 들어 콩기름, 오동나무 기름, 유채 기름, 해바라기유, 옥수수유, 피마자유, 면화 기름 등을 사용할 수 있다.
액상 수지로는, 바람직하게는 메타크릴산메틸 등을 사용할 수 있다.
또한, 액상 플라스틱용 가소제로는, 바람직하게는, 일가 알코올과 유기산 에스테르의 화합물인 가소제, 다가 알코올 유기산 에스테르 화합물 등의 에스테르계 가소제, 유기 인산계 가소제 등의 인산계 가소제 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 트리에틸렌글리콜디-2-에틸헥사오네이트, 트리에틸렌글리콜디-2-에틸부틸레이트, 테트라에틸렌글리콜디-2-에틸헥사오네이트는 가수 분해성이 낮아서 더욱 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산액은, 예를 들어 분산제, 커플링제, 계면 활성제 등을 임의로 함유할 수도 있다.
분산제, 커플링제, 계면 활성제는 용도에 맞추어 선택 가능하나, 아민을 함유하는 기, 수산기, 카르복실기, 인산기 또는 에폭시기를 관능기로서 가지는 것이 바람직하다. 이들 관능기는 적외선 흡수 재료의 표면에 흡착되어 적외선 흡수 재료의 응집을 막아, 후술하는 적외선 흡수 재료 분산체 안에서도 적외선 흡수 재료를 균일하게 분산시키는 효과를 가진다.
필요에 따라 적절히 사용할 수 있는 분산제, 커플링제, 계면 활성제로는, 인산에스테르 화합물, 고분자계 분산제, 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제, 알루미늄계 커플링제 등이 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다. 고분자계 분산제로는, 예를 들어, 아크릴계 고분자 분산제, 우레탄계 고분자 분산제, 아크릴 블록 코폴리머계 고분자 분산제, 폴리에테르류 분산제, 폴리에스테르계 고분자 분산제 등을 들 수 있다.
분산제, 커플링제, 계면 활성제의 첨가량은 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 적외선 흡수 재료 100 질량부에 대해 10 질량부 이상 1000 질량부 이하인 것이 바람직하며, 20 질량부 이상 200 질량부 이하이면 더 바람직하다. 분산제 등의 첨가량이 상기 범위에 있으면, 적외선 흡수 재료가 액 중에서 응집을 일으키는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있어서 분산 안정성을 유지할 수 있다.
적외선 흡수 재료 등을 액상 매체에 분산 처리하는 방법은, 적외선 흡수 재료가 균일하게 액상 매체 내로 분산되는 방법이라면, 공지의 방법으로부터 임의로 선택할 수 있으며, 예를 들어, 비즈 밀, 볼 밀, 샌드 밀, 페인트 쉐이커, 초음파 분산 등의 방법을 사용할 수 있다.
한편, 균일한 적외선 흡수 재료 분산액을 얻기 위해, 앞서 설명한 바와 같이 분산제나 그 밖의 각종 첨가제를 첨가하거나 pH를 조정할 수도 있다.
적외선 흡수 재료 등을 액상 매체로 분산 처리하는 방법으로서, 비즈 밀, 볼 밀 등 강력한 전단 응력을 가지는 방법을 채용한 경우, 적외선 흡수 재료를 매체 내에 분산시킴과 동시에 적외선 흡수 재료의 입자 직경을 미립자화할 수 있다.
그리고, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료는 앞서 설명한 바와 같이 국소 표면 플라즈몬 공명을 원리로 하여 적외선 흡수능을 발휘한다. 국소 표면 플라즈몬 공명은 입자 크기가 나노미터 크기인 경우, 구체적으로는 입자의 체적 평균 입자 직경이 약 500㎚ 이하인 경우에 그 현상이 현저하게 발휘된다.
그리하여, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산액에 포함되는 적외선 흡수 재료의 체적 평균 입자 직경은 500㎚ 이하인 것이 바람직하다. 평균 입자 직경이 200㎚ 이하인 경우, 국소 표면 플라즈몬 공명이 더 강해지므로 더욱 바람직하다.
따라서, 적외선 흡수 재료를 액상 매체에 분산 처리하기 전의 단계에서, 적외선 흡수 재료가 충분히 미립자화되어 있지 않은 경우, 분산 처리 방법으로서, 비즈 밀, 볼 밀 등 강력한 전단 응력을 갖는 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 이러한 분산 방법을 채용함으로써, 적외선 흡수 재료를 액상 매체 내에 분산시킴과 동시에 적외선 흡수 재료를 미립자화할 수 있다.
다만, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산액에 포함되는 적외선 흡수 재료의 체적 평균 입자 직경은 1㎚ 이상인 것이 바람직하며, 2㎚ 이상이면 더 바람직하다. 그러므로, 적외선 흡수 재료의 체적 평균 입자 직경이 1㎚ 이상이 되도록, 분산 처리의 실시 시간을 선택하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서 적외선 흡수 재료 분산액 내의 적외선 흡수 재료 함유량은 특별히 한정되지는 않으나, 0.02 질량% 이상 50 질량% 이하인 것이 바람직하며, 0.5 질량% 이상 50 질량% 이하이면 더 바람직하다.
이것은, 적외선 흡수 재료의 함유량이 0.02질량% 이상인 적외선 흡수 재료 분산액은 충분한 적외선 흡수 효과를 발휘할 수 있어서, 예를 들어, 후술하는 코팅막, 플라스틱 성형제 등의 제조에 필요에 따라 적절히 사용할 수 있기 때문이다. 또한, 적외선 흡수 재료의 함유량이 50질량% 이하이면, 적외선 흡수 재료를 액상 매체 내에 균일하게 분산시키기 쉬워서 공업적 생산이 용이해지기 때문이다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산액은 가시광에 대해서는 충분한 투과율을 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산액의 가시광 투과율은, 예를 들어, 적외선 흡수 재료 분산액의 적외선 흡수 재료 함유량에 의해 조정할 수 있다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산액의 가시광 투과율은, 예를 들어, 적외선 흡수 재료 분산액을 적당한 투명 용기에 넣고 분광 광도계를 이용하여 광 투과율을 파장의 함수로서 측정할 수 있다. 그리고, 예를 들어, 적외선 흡수 재료 분산액의 가시광 투과율이 원하는 값으로 되도록, 액상 매체나, 액상 매체와 상용성(相溶性)을 가지는 적절한 용매로 희석 등을 하여 실시할 수도 있다.
[적외선 흡수 재료 분산체]
이어서, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산체의 일 구성예에 대해 설명한다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산체는 앞서 설명한 적외선 흡수 재료와 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
열가소성 수지로는, 특별히 제한되지는 않으나, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌 수지, 염화 비닐 수지, 올레핀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 불소 수지, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체, 폴리비닐아세탈 수지로 이루어지는 수지군에서 선택되는 1종류의 수지, 또는 상기 수지군에서 선택되는 2종류 이상의 수지의 혼합물, 또는 상기 수지군에서 선택되는 2종류 이상 수지의 공중합체 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
열가소성 수지로는, 예를 들어, 자외선 경화성 수지(UV 경화성 수지)를 사용할 수도 있다. 자외선 경화성 수지에 대해서도 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들어, 아크릴계 UV 경화성 수지를 필요에 따라 적절히 사용할 수 있다.
한편, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산체를, 후술하는 적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재에서와 같이, 다른 부재 사이에 배치한 중간층으로 사용하는 경우로서, 적외선 흡수 재료 분산체에 사용한 열가소성 수지 등이 단독으로는 유연성, 투명 기재 등 다른 부재와의 밀착성 등을 충분히 가지지 않는 경우, 예를 들어, 열가소성 수지 등이 폴리비닐아세탈 수지인 경우에는, 적외선 흡수 재료 분산체는 가소제를 함유하는 것이 바람직하다.
가소제로는, 사용하는 열가소성 수지 등의 수지에 대해 가소제로 사용되는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 수지 등의 수지로서, 폴리비닐아세탈 수지를 사용한 경우, 가소제로는, 일가 알코올과 유기산 에스테르의 화합물인 가소제, 다가 알코올 유기산 에스테르 화합물 등의 에스테르계 가소제, 유기 인산계 가소제 등의 인산계 가소제 등을 사용할 수 있다. 어떤 경우의 가소제이더라도 실온에서 액상인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 바람직하게는, 다가 알코올과 지방산으로부터 합성된 에스테르 화합물인 가소제를 사용할 수 있다.
적외선 흡수 재료 분산체 중에 분산되어 포함되는 적외선 흡수 재료의 양은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 0.001 질량% 이상 80.0 질량% 이하인 것이 바람직하며, 0.01 질량% 이상 70 질량% 이하이면 더 바람직하다.
이것은, 적외선 흡수 재료의 함유량이 0.001 질량% 이상이면 적외선 흡수 재료 분산체에 있어 충분한 적외선 흡수 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 적외선 흡수 재료가 80 질량% 이하이면 적외선 흡수 재료 분산체의 기계적 강도를 충분히 높일 수 있기 때문이다.
또한, 적외선 흡수 재료 분산체가 충분한 적외선 흡수 효과를 얻으며 가시광 투과율도 충분히 확보한다는 관점에서, 적외선 흡수 재료 분산체에 포함되는 단위 투영 면적당 적외선 흡수 재료의 함유량은 0.01g/m2 이상 10.0g/m2 이하인 것이 바람직하다. 한편, "적외선 흡수 재료 분산체에 포함되는 단위 투영 면적당 적외선 흡수 재료의 함유량"이란, 적외선 흡수 재료 분산체에 있어 광이 통과하는 단위 면적(m2)당 그 두께 방향으로 함유되어 있는 적외선 흡수 재료의 질량(g)을 의미한다.
적외선 흡수 재료 분산체의 형태는 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어, 시트 형상, 보드 형상 또는 필름 형상을 가질 수 있고 다양한 용도에 적용할 수 있다.
이하에서 적외선 흡수 재료 분산체 제조방법의 일 구성예를 설명한다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산체는 적외선 흡수 재료 분산 분말, 가소제 중에 적외선 흡수 재료가 고농도로 분산된 분산액, 마스터 배치를 사용하여 제조할 수 있는 바, 우선 이들 제조방법에 대해 설명한다.
앞서 설명한 적외선 흡수 재료 분산액과, 열가소성 수지 또는 가소제를 혼합한 후, 용매 성분을 제거함으로써 열가소성 수지 및/또는 분산체 중에 적외선 흡수 재료가 고농도로 분산된 분산체인 적외선 흡수 재료 분산 분말(이하, 단순히 "분산 분말"이라 하는 경우가 있음), 가소제 중에 적외선 흡수 재료가 고농도로 분산된 분산액(이하, 단순히 "가소제 분산액"이라 하는 경우가 있음) 등을 얻을 수 있다. 한편, 여기에서 말하는 용매 성분이란, 적외선 흡수 재료 분산액에 포함되는 용매를 의미하는데, 예를 들어, 앞서 설명한 액상 용매를 들 수 있다.
적외선 흡수 재료 분산액과 열가소성 수지 또는 가소제의 혼합물로부터 용매 성분을 제거하는 방법으로는, 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는, 예를 들어, 당해 적외선 흡수 재료 분산액과 열가소성 수지 또는 가소제의 혼합물을 감압 건조시키는 방법을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 적외선 흡수 재료 분산액과 열가소성 수지 또는 가소제의 혼합물을 교반하면서 감압 건조시켜, 분산 분말 또는 가소제 분산액과 용매 성분을 분리시킨다. 당해 감압 건조에 사용하는 장치로는, 진공 교반형 건조기를 들 수 있으나, 상기 기능을 갖는 장치이면 되며 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 감압 건조시킬 때의 압력값에 대해서도 특별히 한정되지는 않으며, 적절하게 선택할 수 있다.
적외선 흡수 재료 분산액과 열가소성 수지 또는 가소제의 혼합물로부터 용매 성분을 제거할 때에, 감압 건조법을 사용함으로써 당해 혼합물로부터의 용매의 제거 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 분산 분말이나 가소제 분산액이 고온에 장시간 노출되지 않으므로, 분산 분말이나 가소제 분산액 내에 분산되어 있는 적외선 흡수 재료의 응집이 일어나지 않아 바람직하다. 나아가, 분산 분말, 가소제 분산액의 생산성이 향상되며, 증발된 용매를 회수하는 것도 용이하여 환경적 배려의 면에서도 바람직하다.
얻어진 분산 분말, 가소제 분산액에 있어, 잔류하는 용매는 5 질량% 이하인 것이 바람직하다. 이는, 잔류하는 용매가 5 질량% 이하이면, 당해 분산 분말, 가소제 분산액을 예를 들어 후술하는 적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재로 가공했을 때에 기포가 발생하지 않고 외관이나 광학 특성이 양호하게 유지되기 때문이다.
또한, 적외선 흡수 재료 분산액이나 분산 분말을 수지 중에 분산시키고 당해 수지를 펠렛(pellet)화함으로써 마스터 배치를 얻을 수 있다.
마스터 배치의 제조방법에 대해 간단히 설명한다.
우선, 적외선 흡수 재료 분산액이나 적외선 흡수 재료 분산 분말과, 열가소성 수지의 분말 입자체 또는 펠렛, 그리고 필요에 따라서는 다른 첨가제까지를 균일하게 혼합한다. 그리고, 벤트(vent)식 일축 또는 이축 압출기로 혼련하고서, 용융 압출된 스트랜드를 절단하는 일반적 방법에 의해 펠렛(pellet)상으로 가공함으로써 마스터 배치를 얻을 수 있다.
마스터 배치의 형상은 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어 원기둥 형상, 각기둥 형상 등으로 할 수 있다. 마스터 배치를 제조할 때에는, 용융 압출물을 직접 절단하는, 이른바 핫 컷(hot cut)법을 채택하는 것도 가능하다. 이 경우에는 구(球) 형상에 가까운 형상을 취하는 것이 일반적이다.
그리고 이제까지 설명한 분산 분말, 가소제 분산액 또는 마스터 배치를 투명 수지인 열가소성 수지에 균일하게 혼합(혼련)하고 성형, 경화시킴으로써, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산체를 얻을 수 있다.
분산 분말, 가소제 분산액, 또는 마스터 배치와, 열가소성 수지, 그리고 소망에 따라 가소제나 그 밖의 첨가제까지를 혼합(혼련)한 후에, 당해 혼합물을 성형하는 방법은 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 압출 성형법, 사출 성형법, 캘린더 롤(calender roll)법, 인플레이션(inflation)법 등에 의해 성형할 수 있다. 이로써, 예를 들어 평면 형상, 곡면 형상 등으로 성형된 시트 형상의 적외선 흡수 재료 분산체를 제조할 수 있다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산체의 형상은 특별히 한정되지는 않으나, 앞서 설명한 바와 같이, 예를 들어, 시트 형상, 보드 형상 또는 필름 형상으로 할 수 있다. 당해 시트 형상, 보드 형상 또는 필름 형상의 적외선 흡수 재료 분산체로부터는, 후술하는 적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재를 제조할 수 있다.
[적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재]
이어서, 본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재의 일 구성예에 대해 설명한다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재는, 복수 개의 투명 기재와 앞서 설명한 적외선 흡수 재료 분산체를 가지며, 적외선 흡수 재료 분산체가 복수 개의 투명 기재 사이에 배치된 구성을 가질 수 있다.
적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재는, 중간층인 적외선 흡수 재료 분산체를, 양측으로부터 투명 기재를 이용해 끼워맞춘 구조를 가질 수 있다. 한편, 중간층인 적외선 흡수 재료 분산체는, 시트 형상, 보드 형상 또는 필름 형상을 가지는 것이 바람직하다.
투명 기재로는, 가시광 영역에서 투명한 판유리, 판 형상의 플라스틱, 보드 형상의 플라스틱 또는 필름 형상의 플라스틱 등이 사용된다. 즉, 투명 유리 기재, 투명 플라스틱 기재 등을 사용할 수 있다.
플라스틱의 재질은 특별히 한정되지는 않아 용도에 따라 선택 가능하며, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, PET 수지, 폴리아미드 수지, 염화 비닐 수지, 올레핀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 불소 수지 등이 사용 가능하다.
본 실시형태의 적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재는, 예를 들어, 앞서 설명한 적외선 흡수 재료 분산체를 끼워서 존재시키는 대향하는 복수 개의 투명 기재를 공지의 방법으로 붙여 맞추어 일체화시킴으로써 얻을 수 있다.
[적외선 흡수 투명 기재]
이어서, 본 실시형태의 적외선 흡수 투명 기재의 일 구성예에 대해 설명한다.
본 실시형태의 적외선 흡수 투명 기재는, 투명 기재와, 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 코팅층으로서 배치된 앞서 설명한 적외선 흡수 재료 분산체를 가질 수 있다.
한편, 투명 기재로는, 바람직하게는, 예를 들어, 투명 필름 기재 또는 투명 유리 기재를 사용할 수 있다.
투명 필름 기재의 형상은 필름 형상으로 한정되지는 않으며, 예를 들어, 보드 형상일 수도 시트 형상일 수도 있다.
투명 필름 기재의 재료로는, 예를 들어, 폴리에스테르, 아크릴, 우레탄, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체, 염화 비닐, 불소 수지 등에서 선택된 1종류 이상을 사용할 수 있다. 투명 필름의 기재로는, 폴리에스테르 필름인 것이 바람직하며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이면 더 바람직하다.
또한, 투명 유리 기재에 대해서도 특별히 한정되지는 않으며, 실리카 유리, 소다 유리 등의 투명 유리 기재를 사용할 수 있다.
한편, 투명 기재의 표면은 코팅층과의 밀착성을 향상시키기 위해 표면 처리가 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 투명 기재와 코팅층의 접착성을 향상시키기 위해, 투명 기재 상에 중간층을 형성하고, 중간층 상에 코팅층을 형성할 수도 있다. 중간층의 구성은 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어, 폴리머 필름, 금속층, 무기층(예를 들어, 실리카, 티타니아, 지르코니아 등의 무기 산화물층), 유기/무기 복합층 등으로 구성할 수 있다.
본 실시형태의 적외선 흡수 투명 기재는, 앞서 설명한 적외선 흡수 재료 분산액을 사용하여, 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 적외선 흡수 재료를 함유하는 코팅층을 형성함으로써 제조할 수 있다. 이하에서 구체적인 제조방법의 구성예에 대해 설명한다.
우선, 앞서 설명한 적외선 흡수 재료 분산액에 바인더를 첨가하여 도포액을 얻는다.
얻어진 도포액을 투명 기재의 적어도 한쪽 표면에 도포하여 코팅한 후에 용매를 증발시켜 소정의 방법으로 바인더를 경화시키면, 당해 적외선 흡수 재료가 매체 중에 분산된 코팅층을 형성할 수 있다.
바인더로는 예를 들어, 자외선 경화성 수지(UV 경화성 수지), 열경화성 수지, 전자선 경화성 수지, 상온 경화성 수지, 열가소성 수지 등을 목적에 따라 선택할 수 있다. 바인더로는 구체적으로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 불소 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리비닐부티랄 수지 등을 들 수 있다.
이들 수지는 단독으로 사용할 수도 있고 혼합하여 사용할 수도 있다. 전술한 코팅층용 바인더 중에서도, 생산성, 장치 코스트 등의 관점에서, 바인더로는 자외선 경화성 수지를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 바인더로서 금속 알콕시드를 사용할 수도 있다. 당해 금속 알콕시드로는 Si, Ti, Al, Zr 등의 알콕시드를 들 수 있다. 이들 금속 알콕시드를 사용한 바인더는, 가열 등에 의해 가수분해·축중합시킴으로써 산화물 막으로 이루어지는 코팅층을 형성하는 것이 가능하다.
상기 방법 이외에, 적외선 흡수 재료 분산액을 투명 기재인 투명 필름 기재 또는 투명 유리 기재 상에 도포한 후, 전술한 수지, 금속 알콕시드 등을 사용한 바인더를 도포하여 코팅층을 형성할 수도 있다.
투명 기재 상에 코팅층을 형성할 때에, 투명 기재 표면에 도포액을 도포하는 방법은 특별히 한정되지는 않으며, 적외선 흡수 재료 분산액을 포함하는 도포액이 균일하게 도포될 수 있는 방법이면 된다. 예를 들어, 바 코팅법, 그라비아 코팅법, 스프레이 코팅법, 딥 코팅법 등을 들 수 있다.
예를 들어, 바인더로서 자외선 경화성 수지를 사용하며 바 코팅법에 의해 도포액을 도포하는 경우, 적당한 평활성을 가지도록 액 농도 및 첨가제를 적절히 조정한 도포액을, 코팅막 두께 및 적외선 흡수 재료 함유량의 목적을 달성할 수 있는 바 번호의 와이어 바를 이용하여, 투명 기재 상에 도포하여 도막을 형성한다. 그리고, 도포액 중에 포함되는 용매를 건조에 의해 제거한 후 자외선을 조사하여 경화시킴으로써, 투명 기재 상에 코팅층을 형성할 수 있다.
이 때, 도막의 건조 조건으로는, 도포액 중의 각 성분, 용매의 종류나 사용 비율 등에 따라서도 다르지만, 일반적으로는 60℃~140℃의 온도에서 20초~10분의 시간으로 할 수 있다. 자외선의 조사에 특별히 제한은 없고, 예를 들어, 초고압 수은등 등의 UV 노광기를 필요에 따라 적절히 사용할 수 있다.
그 밖에, 코팅층 형성의 전후 공정에 의해, 투명 기재와 코팅층의 밀착성, 코팅시 도막의 평활성, 유기 용매의 건조성 등을 조작할 수도 있다. 상기 전후 공정으로는, 예를 들어, 투명 기재의 표면 처리 공정, 프리베이크(기판의 전가열) 공정, 포스트베이크(기판의 후가열) 공정 등을 들 수 있으며 적절히 선택할 수 있다.
프리베이크 공정 및/또는 포스트베이크 공정에서의 조건은 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 가열 온도는 80℃ 이상 200℃ 이하, 가열 시간은 30초 이상 240초 이하인 것이 바람직하다.
투명 기재 상에 배치하는 코팅층의 두께는 특별히 한정되지는 않으나, 실용상으로는 10㎛ 이하인 것이 바람직하며, 6㎛ 이하이면 더 바람직하다. 이는, 코팅층의 두께가 10㎛ 이하이면 충분한 연필 경도를 발휘하여 내찰과성을 가짐에 더하여, 코팅층에서의 용매를 휘산시키거나 바인더를 경화시킬 때에 투명 기재의 변형 발생 등 공정 이상이 발생하는 것을 회피할 수 있기 때문이다.
코팅층 두께의 하한값으로는, 충분한 적외선 흡수 효과를 얻는다는 관점에서 예를 들어 0.5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하며, 1㎛ 이상으로 하면 더 바람직하다.
얻어진 적외선 흡수 투명 기재의 광학 특성은, JIS R 3106에 근거하여 측정되는 가시광 투과율이 70%일 때에, JIS R 3106에 근거하여 측정되는 일사(日射) 투과율이 55% 이하인 것이 바람직하다. 한편, 적외선 흡수 재료 분산액 중 적외선 흡수 재료의 농도, 코팅층의 막두께 등을 조정함으로써, 적외선 흡수 투명 기재의 가시광 투과율을 용이하게 70%로 조정할 수 있다.
코팅층에 포함되는 단위 투영 면적당 적외선 흡수 재료의 함유량은, 물질에 따라 다르며 특별히 한정되지는 않으나, 적외선 흡수 투명 기재가 충분한 적외선 흡수 효과를 얻으면서 가시광의 투과율도 충분히 확보한다는 관점에서, 예를 들어, 0.01g/m2 이상 10.0g/m2 이하인 것이 바람직하다. 한편, "코팅층에 포함되는 단위 투명 면적당 적외선 흡수 재료의 함유량"이란, 적외선 흡수 투명 기재의 코팅층에 있어 광이 통과하는 단위 면적(m2)당 두께 방향으로 함유되어 있는 적외선 흡수 재료의 질량(g)을 의미한다.
실시예
이하에서 실시예를 참조하면서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
여기에서는 우선, 이하의 실시예, 비교예에서의 평가 방법에 대해 설명한다.
(흡광도)
흡광도는 분광 광도계((주)히타치 제작소 제조, 형식: U-4100)와 광로 길이가 1㎜인 석영 유리 셀((주)GL 사이언스 제조)을 이용하여 측정하였다. 측정은 300㎚~2000㎚의 파장 범위에서 실시하였다.
(체적 평균 입자 직경)
체적 평균 입자 직경은 투과형 전자 현미경(FEI 컴퍼니社 제조, TECNAI G2 F20)을 이용하여 측정한 입자도 분포로부터 구하였다.
이하에서 각 실시예, 비교예의 계산 결과, 제작 조건 및 평가 결과에 대해 설명한다.
[실시예 1]
이하에서 설명하는 바와 같이, 일황화란탄에 대해 밴드 구조의 계산과 합성, 평가를 실시하였다.
(밴드 구조의 산출)
NaCl형 구조를 가지며, 천이 금속인 La(란탄)과, 당해 천이 금속의 배위자로서 S(황)을 포함하는 일황화란탄 LaS(이하, 단순히 "LaS"라고 함)에 대해, hybrid-funtional법에 근거하여 제1 원리 밴드 계산을 실시하였다. 계산된 에너지 밴드 구조를 도 1에 나타내었다.
그 결과, LaS는 페르미 에너지가 X점에서 최소값을 갖는 전도대 최하부의 밴드를 부분적으로 채우는 위치에 있으므로 도전체이며, W점, L점, Г점, K점의 파수 방향에서 3.0eV 이상, 특히 3.3eV 이상인 와이드 밴드 갭을 가진다는 것이 확인되었다. 다만, X점의 파수 방향에서는, 전도대의 바닥부와 가전자대의 상부가 접근하여 상기 밴드 갭 미만, 구체적으로는, 약 2.0eV의 밴드 갭을 가짐을 알 수 있다. 또한, 플라즈마 주파수는 5.3eV로 산출되었다.
산출된 에너지 밴드 구조로부터 상태 밀도를 구하고, 천이 금속과 배위자가 갖는 각 전자 궤도의 기여로 분해하여, 상태 밀도에서 점하는 각 궤도의 기여 비율을 구하였다. 결과를 도 2에 나타낸다. 상기 밴드 구조 중 전도대의 바닥부는 주로 천이 금속인 La의 d전자로 이루어지며, 가전자대의 상부는 주로 배위자인 S의 p전자로 이루어짐을 알 수 있다. 즉, 전도대 하부에서는 천이 금속 La의 d궤도가 점유하는 밴드가 형성되며, 가전자대 상부에서는 배위자 S의 p궤도가 점유하는 밴드가 형성되어 있다.
이어서, 얻어진 에너지 밴드 구조에 있어 페르미 에너지보다 저에너지인 가전자대로부터 페르미 에너지보다 고에너지인 전도대로의 직접 천이를, 앞서 설명한 식 (B)에 의해 구함으로써, 이론 유전 함수의 허부(ε2) 중 로렌츠 항의 기여분(ε2 lorentz)을 산출하였다. 그리고, 이론 유전 함수의 허부(ε2) 중 드루드 항의 기여분(ε2 drude)은, 앞서 설명한 제1 원리 계산에서 얻어진 플라즈마 주파수(Ωp) 및 완화 정수(γ)를 이용하여, 앞서 설명한 식 (C)로부터 구하였다. 그리고, 로렌츠 항의 기여분(ε2 lorentz)과 드루드 항(ε2 drude)의 기여분을 더함으로써 이론 유전 함수의 허부(ε2)를 구하였다. 이론 유전 함수를 도 3에 나타낸다. 포톤 에너지가 1.60eV 이상 3.30eV 이하인 범위에서, 이론 유전 함수의 허부(ε2)의 최대값은 2.6이었다. 또한, 포톤 에너지가 1.90eV 이상 2.45eV 이하인 범위에서는, 이론 유전 함수의 허부(ε2)의 최대값은 1.3이며 극대값을 가지지 않음이 확인되었다.
(LaS의 합성, 평가)
질소 가스(N2) 분위기로 유지된 글러브 박스(glove box) 내에서, 삼황화이란탄(La2S3) 분말과 단체(單體)인 란탄(La) 분말을 1:1의 몰비로 되도록 양을 재어 충분히 혼합하였다. 이어서, 혼합 시료를 아르곤(Ar) 분위기로 유지된 아크 용해 챔버에 봉입하고 아크 용해 처리를 하여, 아래 식으로 나타내는 반응을 진행시켜서 LaS 시료를 얻었다.
La2S3 ＋ La → 3LaS
분말 XRD 측정에 의해, 얻어진 시료는 실질적으로 LaS 단상(單相)임이 확인되었다.
LaS 분말 10질량부와, 분산제로서 Disperbyk-110(BYK社 제조, 인산폴리에스테르 화합물) 10질량부와, 액상 매체로서 유기 용매인 톨루엔 80질량부를 함유하는 혼합물을, 직경이 0.3㎜인 ZrO2 비즈와 함께 유리제 샘플병에 봉입하였다. 그리고, 당해 샘플병을 페인트쉐이커에 장전하여 체적 평균 입자 직경이 27㎚로 될 때까지 처리함으로써, LaS 미립자가 톨루엔 중에 분산 함유되어 있는 적외선 흡수 재료 분산액을 얻었다.
당해 적외선 흡수 재료 분산액을 톨루엔으로 희석하여 초음파 처리한 후, 분광 광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 그 결과, 실시예 1의 LaS 미립자의 적외선 흡수 재료 분산액은, 근적외광 영역인 820㎚에서 강한 흡수를 가지며, 가시광 영역에서는 흡수 피크를 갖지 않음이 확인되었다. 따라서, LaS는 가시광에 대한 투명성과 근적외선 흡수성을 가지는 적외선 흡수 재료이며, 적외선 흡수 재료로서 높은 성능을 가진다는 점이 확인되었다.
당해 적외선 흡수 재료 분산액의 평균 입자 직경을 입자도 분포계에 의해 측정하였더니, 체적 평균 입자 직경이 27㎚이었다.
[실시예 2]
이하에서 설명하는 바와 같이, 일셀렌화네오디뮴에 대해 밴드 구조의 계산과 합성, 평가를 실시하였다.
(밴드 구조의 산출)
NaCl형 구조를 가지며, 천이 금속인 Nd(네오디뮴)과, 당해 천이 금속의 배위자로서 Se(셀렌)을 포함하는 일셀렌화네오디뮴 NdSe(이하, 단순히 "NdSe"라고 함)에 대해, 실시예 1과 마찬가지로, hybrid-funtional법에 근거하여 제1 원리 밴드 계산을 실시하였다. 얻어진 에너지 밴드 구조를 도 4에 나타내었다.
그 결과, NdSe는 도전체이며, W점, L점, Г점, K점의 파수 방향에서 3.0eV 이상, 특히 3.3eV 이상인 와이드 밴드 갭을 가진다는 것이 확인되었다. 다만, X점의 파수 방향에서는, 전도대의 바닥부와 가전자대의 상부가 접근하여 상기 밴드 갭 미만, 구체적으로는, 약 1.9eV의 밴드 갭을 가짐을 알 수 있다. 또한, 플라즈마 주파수는 5.4eV로 산출되었다.
실시예 1과 마찬가지로, 상기 밴드 구조로부터 상태 밀도를 구하고, 천이 금속과 배위자가 갖는 각 전자 궤도의 기여로 분해하여, 상태 밀도에서 점하는 각 궤도의 기여 비율을 구하였다. 결과를 도 5에 나타낸다. 상기 밴드 구조 중 전도대의 바닥부는 주로 천이 금속인 Nd의 d전자로 이루어지며, 가전자대의 상부는 주로 배위자인 Se의 p전자로 이루어짐을 알 수 있다. 즉, 전도대 하부에서는 천이 금속 Nd의 d궤도가 점유하는 밴드가 형성되며, 가전자대 상부에서는 배위자 Se의 p궤도가 점유하는 밴드가 형성되어 있다.
이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 이론 유전 함수의 허부(ε2)를 구하였다. 이론 유전 함수를 도 6에 나타낸다. 포톤 에너지가 1.60eV 이상 3.30eV 이하인 범위에서, 이론 유전 함수의 허부(ε2)의 최대값은 2.4이었다. 또한, 포톤 에너지가 1.90eV 이상 2.45eV 이하인 범위에서는, 이론 유전 함수의 허부(ε2)의 최대값은 1.4이며 극대값을 가지지 않음이 확인되었다.
(NdSe의 합성, 평가)
질소 가스 분위기로 유지된 글러브 박스 내에서, 단체인 네오디뮴(Nd) 분말과 단체인 셀렌(Se) 분말을 1:1의 몰비로 되도록 양을 재어 충분히 혼합하였다. 이어서, 혼합 시료를 아르곤 분위기로 유지된 아크 용해 챔버에 봉입하고 아크 용해 처리를 하여, 아래 식으로 나타내는 반응을 진행시켜서 NdSe 시료를 얻었다.
Nd ＋ Se → NdSe
분말 XRD 측정에 의해, 얻어진 시료는 실질적으로 NdSe 단상임이 확인되었다.
NdSe 분말 10질량부와, 분산제로서AJISPER-PB-822(아지노모토 파인테크노社 제조, 아민기를 갖는 고분자 분산제) 5질량부와, 액상 매체로서 유기 용매인 톨루엔 85질량부를 함유하는 혼합물을, 직경이 0.3㎜인 ZrO2 비즈와 함께 유리제 샘플병에 봉입하였다. 그리고, 당해 샘플병을 페인트쉐이커에 장전하여 체적 평균 입자 직경이 35㎚로 될 때까지 처리함으로써, NdSe 미립자가 톨루엔 중에 분산 함유되어 있는 적외선 흡수 재료 분산액을 얻었다.
당해 적외선 흡수 재료 분산액을 톨루엔으로 희석하여 초음파 처리한 후, 실시예 1과 마찬가지로, 분광 광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 그 결과, 실시예 2의 NdSe 미립자의 적외선 흡수 재료 분산액은, 근적외광 영역인 800㎚에서 강한 흡수를 가지며, 가시광 영역에서는 흡수 피크를 갖지 않음이 확인되었다. 따라서, NdSe는 가시광에 대한 투명성과 근적외선 흡수성을 가지는 적외선 흡수 재료이며, 적외선 흡수 재료로서 높은 성능을 가진다는 점이 판명되었다.
당해 적외선 흡수 재료 분산액의 평균 입자 직경을 입자도 분포계에 의해 측정하였더니, 체적 평균 입자 직경이 35㎚이었다.
[실시예 3]
이하에서 설명하는 바와 같이, 육붕화이트륨칼슘에 대해 밴드 구조의 계산과 합성, 평가를 실시하였다.
(밴드 구조의 산출)
CaB6형 구조를 가지며, 천이 금속인 Y(이트륨)과, 당해 천이 금속의 배위자로서 Se(셀렌)와, 천이 금속이 아닌 금속 원소인 Ca(칼슘)을 포함하는 육붕화이트륨칼슘 Y0.5Ca0.5B6(이하, 단순히 "Y0.5Ca0.5B6"라고 함)에 대해, 실시예 1과 마찬가지로, hybrid-funtional법에 근거하여 제1 원리 밴드 계산을 실시하였다. 얻어진 에너지 밴드 구조를 도 7에 나타내었다.
그 결과, Y0.5Ca0.5B6는 도전체이며, L점, Г점의 파수 방향에서 3.0eV 이상, 특히 3.3eV 이상인 와이드 밴드 갭을 가진다는 것이 확인되었다. 다만, W점의 파수 방향에서는, 전도대의 바닥부와 가전자대의 상부가 접근하여 상기 밴드 갭 미만, 구체적으로는, 약 0.7eV의 밴드 갭을 가짐을 알 수 있다. K점의 파수 방향에서도, 상기 밴드 갭 미만, 구체적으로는, 1.9eV의 밴드 갭을 가짐을 알 수 있다. 또한, X점의 파수 방향에서는, 전도대의 바닥부와 가전자대의 상부가 교차함을 알 수 있다. 또한, 플라즈마 주파수는 4.0eV로 산출되었다.
실시예 1과 마찬가지로, 상기 밴드 구조로부터 상태 밀도를 구하고, 천이 금속과 배위자가 갖는 각 전자 궤도의 기여로 분해하여, 상태 밀도에서 점하는 각 궤도의 기여 비율을 구하였다. 결과를 도 8에 나타낸다. 한편, 도 8에서, 상태 밀도에서 점하는 궤도의 기여 비율이 낮은 궤도는 생략되어 있다. 상기 밴드 구조 중, 전도대의 바닥부는 주로 천이 금속인 Y의 d전자로 이루어지며, 가전자대의 상부는 주로 배위자인 B의 p전자와 천이 금속인 Y의 d전자가 혼성되어 있음을 알 수 있다. 즉, 전도대 하부에서는 천이 금속 Y의 d궤도가 점유하는 밴드가 형성되며, 가전자대 상부에서는 배위자 B의 p궤도와 천이 금속 Y의 d궤도가 혼성되어 점유하는 밴드가 형성되어 있다.
이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 이론 유전 함수의 허부(ε2)를 구하였다. 이론 유전 함수를 도 9에 나타낸다. 포톤 에너지가 1.60eV 이상 3.30eV 이하인 범위에서, 이론 유전 함수의 허부(ε2)의 최대값은 3.4이었다. 또한, 포톤 에너지가 1.90eV 이상 2.45eV 이하인 범위에서는, 이론 유전 함수의 허부(ε2)의 최대값은 1.3이며 극대값을 가지지 않음이 확인되었다.
(Y0.5Ca0.5B6의 합성, 평가)
삼산화이이트륨(Y2O3) 분말, 산화칼슘(CaO) 분말, 산화붕소(B2O3) 분말, 탄소(C) 분말(카본 블랙 분말)을 1:2:12:41의 몰비로 되도록 양을 재어 충분히 혼합하였다. 이어서, 혼합 시료를 도가니에 넣고 진공 분위기로 유지된 소성로에 설치한 후, 로 안을 2000℃로 승온시키고 1시간 동안 열처리를 하여, 아래 식으로 나타내는 반응을 진행시켜서 Y0.5Ca0.5B6 시료를 얻었다.
Y2O3 ＋ 2CaO ＋ 12B2O3 ＋ 41C → 4Y0.5Ca0.5B6 ＋ 41CO
분말 XRD 측정에 의해, 얻어진 시료는 실질적으로Y0.5Ca0.5B6 단상임이 확인되었다.
Y0.5Ca0.5B6 분말 10질량부와, 분산제로서 Disperbyk-2155(BYK社 제조, 안료에 친화성이 있는 관능기로서 아민기를 갖는 고분자 분산제) 5질량부와, 액상 매체로서 유기 용매인 톨루엔 85질량부를 함유하는 혼합물을, 직경이 0.3㎜인 ZrO2 비즈와 함께 유리제 샘플병에 봉입하였다. 그리고, 당해 샘플병을 페인트쉐이커에 장전하여 체적 평균 입자 직경이 39㎚로 될 때까지 처리함으로써, Y0.5Ca0.5B6 미립자가 톨루엔 중에 분산 함유되어 있는 적외선 흡수 재료 분산액을 얻었다.
당해 적외선 흡수 재료 분산액을 톨루엔으로 희석하여 초음파 처리한 후, 실시예 1과 마찬가지로, 분광 광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 그 결과, 실시예 3의Y0.5Ca0.5B6 미립자의 적외선 흡수 재료 분산액은, 근적외광 영역인 900㎚에서 강한 흡수를 가지며, 가시광 영역에서는 흡수 피크를 갖지 않음이 확인되었다. 따라서, Y0.5Ca0.5B6는 가시광에 대한 투명성과 근적외선 흡수성을 가지는 적외선 흡수 재료이며, 적외선 흡수 재료로서 높은 성능을 가진다는 점이 판명되었다.
당해 적외선 흡수 재료 분산액의 평균 입자 직경을 입자도 분포계에 의해 측정하였더니, 체적 평균 입자 직경이 39㎚이었다.
[비교예 1]
이하에서 설명하는 바와 같이, 질화알루미늄에 대해 밴드 구조의 계산과 평가를 실시하였다.
(밴드 구조의 산출)
루틸(rutile)형 구조를 가지는 질화 알루미늄(AlN, 이하에서 단순히 "AlN"이라 함)에 대해, 실시예 1과 마찬가지로, hybrid-funtional법에 근거하여 제1 원리 밴드 계산을 실시하였다. 얻어진 에너지 밴드 구조를 도 10에 나타내었다.
그 결과, AlN은 절연체이며, 모든 파수 방향에서 밴드 갭이 3.0eV 이상, 특히 3.3eV 이상인 밴드 구조를 가진다는 것이 판명되었다. 즉, 어떠한 파수 방향에서도 밴드 갭은 3.3eV 미만, 특히 3.0eV 미만에 근접하고 있지 않았다. 또한, 플라즈마 주파수는 0.0eV로 산출되었다.
그리고, 실시예 1과 마찬가지로, 밴드 구조로부터 이론 유전 함수를 산출하였다. 이론 유전 함수를 도 11에 나타낸다. 포톤 에너지가 1.60eV 이상 3.30eV 이하인 범위에서, 이론 유전 함수의 허부(ε2)의 최대값은 0.02이었다. 또한, 포톤 에너지가 1.90eV 이상 2.45eV 이하인 범위에서는, 이론 유전 함수의 허부(ε2)의 최대값이 0.02이었다.
(AlN의 평가)
AlN미립자 10질량부와, 분산제인 Disperbyk-110 10질량부와, 액상 매체로서 유기 용매인 톨루엔 80질량부를 함유하는 혼합물을, 직경이 0.3㎜인 ZrO2 비즈와 함께 유리제 샘플병에 봉입하였다. 그리고, 당해 샘플병을 페인트쉐이커에 장전하여 체적 평균 입자 직경이 20㎚로 될 때까지 처리함으로써, AlN 미립자가 톨루엔 중에 분산 함유되어 있는 분산액을 얻었다.
당해 분산액을 톨루엔으로 희석하여 초음파 처리한 후, 실시예 1과 마찬가지로, 분광 광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 그 결과, 비교예 1의 AlN 미립자 분산액은, 근자외광 영역에서는 흡수를 가지나, 근적외광 영역에서는 전혀 흡수를 갖지 않음이 판명되었다.
[비교예 2]
이하에서 설명하는 바와 같이, 이규화티탄에 대해 밴드 구조의 계산과 평가를 실시하였다.
(밴드 구조의 산출)
TiSi2형 구조를 가지는 이규화티탄(TiSi2, 이하에서 단순히 "TiSi2"이라 함)에 대해, 실시예 1과 마찬가지로, hybrid-funtional법에 근거하여 제1 원리 밴드 계산을 실시하였다. 그리고, 실시예 1과 마찬가지로, 밴드 구조로부터 유전 함수를 산출하였다. 얻어진 에너지 밴드 구조를 도 12에 나타내었다.
그 결과, TiSi2는 도전체이기는 하나, 특정의 파수 방향에서 가전자대 상부와 전도대 하부가 교차 또는 근접하고 있지 않았다. 즉, 페르미 준위의 상하에서 가전자대 및 전도대의 밴드가 연속적으로 접속되어 있어서, "가전자대 상부"와 "전도대 하부"를 나타낼 수 없는 금속적 밴드 구조를 가지고 있었다. 또한, 플라즈마 주파수는 5.1eV로 산출되었다.
그리고, 실시예 1과 마찬가지로, 밴드 구조로부터 이론 유전 함수를 산출하였다. 이론 유전 함수를 도 13에 나타낸다. 포톤 에너지가 1.60eV 이상 3.30eV 이하인 범위에서, 이론 유전 함수의 허부(ε2)의 최대값은 19.2이었다. 포톤 에너지가 1.90eV 이상 2.45eV 이하인 범위에서는, 이론 유전 함수의 허부(ε2)의 최대값이 18.6이었다.
(TiSi2의 평가)
TiSi2 미립자 10질량부와, 분산제인 Disperbyk-2155(BYK社 제조, 안료에 친화성이 있는 관능기로서 아민기를 갖는 고분자 분산제) 5질량부와, 액상 매체로서 유기 용매인 톨루엔 85질량부를 함유하는 혼합물을, 직경이 0.3㎜인 ZrO2 비즈와 함께 유리제 샘플병에 봉입하였다. 그리고, 당해 샘플병을 페인트쉐이커에 장전하여 체적 평균 입자 직경이 23㎚로 될 때까지 처리함으로써, TiSi2 미립자가 톨루엔 중에 분산 함유되어 있는 분산액을 얻었다.
당해 분산액을 톨루엔으로 희석하여 초음파 처리한 후, 실시예 1과 마찬가지로, 분광 광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 그 결과, 비교예 2의 TiSi2 미립자 분산액은, 근적외광 영역에서는 매우 약한 흡수를 가지나 가시광 영역에서는 역시 큰 흡수를 가져서, 가시광에 대해 충분한 투명성을 갖지 못함이 판명되었다.
[실시예와 비교예의 결과 정리]
이상에서 나타낸 실시예, 비교예의 결과에 의하면, 실시예 1,2,3의 적외선 흡수 재료는 비교예 1,2의 재료와는 달리, 적외선 흡수 재료로서 높은 성능을 가짐이 확인되었다.
이는, 실시예 1,2,3에서는, 천이 금속과, 소정 원소를 포함하는 천이 금속의 배위자를 함유하며, 이하와 같은 밴드 구조, 플라즈마 주파수를 갖는 재료를 사용하였기 때문인 것으로 볼 수 있다.
우선, 전도대 하부에서는, 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 천이 금속의 d궤도와 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드가 형성되고, 가전자대 상부에서는, 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 배위자의 p궤도와 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드가 형성되어 있다.
그리고, 브릴루앙 영역의 고대칭점인 2파수 이하 방향에서 전도대 하부 밴드가 가전자대 상부 밴드와 3.0eV 미만으로 근접하고 있던가, 아니면 2파수 이하의 방향에서 전도대 하부 밴드가 가전자대 상부 밴드와 3.0eV 미만으로 근접하고 또한 1파수 방향에서 교차하고 있다. 또한, 다른 파수 방향에서는, 밴드 갭이 3.0eV 이상인 와이드 갭 밴드 구조를 가지며, 플라즈마 주파수가 2.5eV 이상 10.0eV 이하이다.
특히, 실시예 3에서는, 하나의 파수 방향(X점)에서 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드가 교차하고, 또한 2개의 파수 방향에서 전도대 하부 밴드와 가전자대 상부 밴드가 3.0eV 미만으로 근접하고 있다. 이와 같이 근접하고 있는 파수 방향에서의 광 흡수는, 에너지 갭의 폭이 0eV보다 크고 3.0eV 이하로 되기 때문에 가시광 투과성을 크게 하는 한정 요인이 될 수 있다고 직감적으로 예상되는데, 실제로 높은 투명성을 나타내었다.
이는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 전도대의 바닥부는 주로 천이 금속인 Y의 d전자로 이루어지고, 가전자대의 상부는 주로 배위자인 B의 p전자와 천이 금속인 Y의 d전자가 혼성되어 있기 때문이다. 즉, 가전자대 상부를 구성하는 혼성 궤도 중 가전자대 상부를 구성하는 Y의 d궤도로부터 전도대 하부를 구성하는 Y의 d궤도로의 천이가 페르미 황금률 때문에 금지되므로, 실제로는 매우 한정된 전자 천이만 일어나기 때문이다. 따라서, 교차하는 파수 주변의 전자 천이가 매우 한정되므로, 재료의 가시광 투과성이 충분히 유지되었다고 볼 수 있다.
이에 대해, 비교예 1에서는, 밴드 갭이 어느 파수 방향에서도 3.0eV 미만에 근접하고 있지 않으며, 또한 플라즈마 주파수가 0.0eV인 물질을 사용하였다. 그 결과, 국소 표면 플라즈몬 공명에 의한 적외선 흡수능을 발휘하지 못하였다.
또한, 비교예 2에서는, 플라즈마 주파수가 2.5eV 이상 10.0eV 이하의 범위에 있기는 하지만, 특정 파수 방향에서 가전자대 상부와 전도대 하부가 교차 또는 근접하고 있지 않으며 페르미 준위의 상하에서 가전자대와 전도대의 밴드가 연속적으로 접속되어 있는 금속적 밴드 구조를 갖는 물질을 사용하였다. 그 결과, 밴드간 천이에 의한 대량의 흡수를 가시광 영역에서 가지게 되어, 가시광의 투명성이 크게 손상되었다. 또한, 근적외 영역에서도 대량의 유전 손실을 가지므로, 국소 표면 플라즈몬 공명이 충분히 발휘되지 않아, 역시 적외선 흡수 재료로서 충분한 성능을 가지지 못하였다.
이상에서 적외선 흡수 재료, 적외선 흡수 재료 분산액, 적외선 흡수 재료 분산체,적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재 및 적외선 흡수 투명 기재를 실시형태 및 실시예 등으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예 등에 한정되지 않는다. 청구범위에 기재된 본 발명 요지의 범위 내에서 다양한 변형, 변경이 가능하다.
본 출원은 2016년 4월 1일에 일본국 특허청에 출원된 특원2016-074170호에 기초한 우선권을 주장하는 것으로서, 특원2016-074170호의 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.
Claims (11)
1종류 이상의 천이 금속과, 상기 천이 금속의 배위자로서 C, N, O, F, Al, Si, P, S, Cl, Se, Te에서 선택된 1종류 이상의 원소를 함유하는 적외선 흡수 재료로서,
전도대 하부에서는, 상기 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 천이 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드를 형성하고,
가전자대 상부에서는, 상기 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드를 형성하며,
상기 전도대 하부 밴드가 브릴루앙 영역의 고대칭점인 2파수 이하의 방향에서는 상기 가전자대 상부 밴드에 3.0eV 미만으로 근접하고, 상기 전도대 하부 밴드와 상기 가전자대 상부 밴드가 3.0eV 미만으로 근접하는 파수 방향을 제외한 다른 파수 방향에서는 밴드 갭이 3.0eV 이상인 와이드 갭 밴드 구조를 가지며,
플라즈마 주파수가 2.5eV 이상 10.0eV 이하인 적외선 흡수 재료.
전도대 하부에서는, 상기 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 천이 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드를 형성하고,
가전자대 상부에서는, 상기 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드를 형성하며,
상기 전도대 하부 밴드가 브릴루앙 영역의 고대칭점인 2파수 이하의 방향에서는 상기 가전자대 상부 밴드에 3.0eV 미만으로 근접하고, 상기 전도대 하부 밴드와 상기 가전자대 상부 밴드가 3.0eV 미만으로 근접하는 파수 방향을 제외한 다른 파수 방향에서는 밴드 갭이 3.0eV 이상인 와이드 갭 밴드 구조를 가지며,
플라즈마 주파수가 2.5eV 이상 10.0eV 이하인 적외선 흡수 재료.
1종류 이상의 천이 금속과, 상기 천이 금속의 배위자로서 C, N, O, F, Al, Si, P, S, Cl, Se, Te에서 선택된 1종류 이상의 원소를 함유하는 적외선 흡수 재료로서,
전도대 하부에서는, 상기 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 천이 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드를 형성하고,
가전자대 상부에서는, 상기 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드를 형성하며,
상기 전도대 하부 밴드가 브릴루앙 영역의 고대칭점인 1파수의 방향에서는 상기 가전자대 상부 밴드와 교차되고, 상기 전도대 하부 밴드가 브릴루앙 영역의 고대칭점인 2파수 이하의 방향에서는 상기 가전자대 상부 밴드에 3.0eV 미만으로 근접하며, 상기 전도대 하부 밴드와 상기 가전자대 상부 밴드가 교차 및 3.0eV 미만으로 근접하는 파수 방향을 제외한 다른 파수 방향에서는 밴드 갭이 3.0eV 이상인 와이드 갭 밴드 구조를 가지고,
플라즈마 주파수가 2.5eV 이상 10.0eV 이하인 적외선 흡수 재료.
전도대 하부에서는, 상기 천이 금속의 d궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 천이 금속의 d궤도와 상기 배위자의 p궤도가 혼성된 밴드인 전도대 하부 밴드를 형성하고,
가전자대 상부에서는, 상기 배위자의 p궤도가 점유하는 밴드 또는 상기 배위자의 p궤도와 상기 천이 금속의 d궤도가 혼성된 밴드인 가전자대 상부 밴드를 형성하며,
상기 전도대 하부 밴드가 브릴루앙 영역의 고대칭점인 1파수의 방향에서는 상기 가전자대 상부 밴드와 교차되고, 상기 전도대 하부 밴드가 브릴루앙 영역의 고대칭점인 2파수 이하의 방향에서는 상기 가전자대 상부 밴드에 3.0eV 미만으로 근접하며, 상기 전도대 하부 밴드와 상기 가전자대 상부 밴드가 교차 및 3.0eV 미만으로 근접하는 파수 방향을 제외한 다른 파수 방향에서는 밴드 갭이 3.0eV 이상인 와이드 갭 밴드 구조를 가지고,
플라즈마 주파수가 2.5eV 이상 10.0eV 이하인 적외선 흡수 재료.
제1항 또는 제2항에 있어서,
포톤 에너지가 1.60eV 이상 3.30eV 이하인 범위에서 이론 유전 함수의 허부(ε2)가 5.0 이하인 적외선 흡수 재료.
포톤 에너지가 1.60eV 이상 3.30eV 이하인 범위에서 이론 유전 함수의 허부(ε2)가 5.0 이하인 적외선 흡수 재료.
제1항 또는 제2항에 있어서,
포톤 에너지가 1.90eV 이상 2.45eV 이하인 범위에서 이론 유전 함수의 허부(ε2)가 1.5 이하이며 극대값을 갖지 않는 적외선 흡수 재료.
포톤 에너지가 1.90eV 이상 2.45eV 이하인 범위에서 이론 유전 함수의 허부(ε2)가 1.5 이하이며 극대값을 갖지 않는 적외선 흡수 재료.
제1항 또는 제2항에 있어서,
체적 평균 입자 직경이 1㎚ 이상 500㎚ 이하인 입자로 구성되는 적외선 흡수 재료.
체적 평균 입자 직경이 1㎚ 이상 500㎚ 이하인 입자로 구성되는 적외선 흡수 재료.
제1항 또는 제2항에 기재된 적외선 흡수 재료와, 액상 매체를 포함하며,
상기 액상 매체가 물, 유기 용매, 유지, 액상 수지, 플라스틱용 액상 가소제에서 선택된 1종류 이상을 함유하는 것인 적외선 흡수 재료 분산액.
상기 액상 매체가 물, 유기 용매, 유지, 액상 수지, 플라스틱용 액상 가소제에서 선택된 1종류 이상을 함유하는 것인 적외선 흡수 재료 분산액.
제1항 또는 제2항에 기재된 적외선 흡수 재료와 열가소성 수지를 포함하는 적외선 흡수 재료 분산체.
제7항에 있어서,
상기 열가소성 수지가,
폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌 수지, 염화비닐 수지, 올레핀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 불소 수지, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체 및 폴리비닐아세탈 수지로 이루어지는 수지군에서 선택되는 1종류의 수지와,
상기 수지군에서 선택되는 2종류 이상 수지의 혼합물과,
상기 수지군에서 선택되는 2종류 이상 수지의 공중합체 중 어느 하나인 적외선 흡수 재료 분산체.
상기 열가소성 수지가,
폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌 수지, 염화비닐 수지, 올레핀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 불소 수지, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체 및 폴리비닐아세탈 수지로 이루어지는 수지군에서 선택되는 1종류의 수지와,
상기 수지군에서 선택되는 2종류 이상 수지의 혼합물과,
상기 수지군에서 선택되는 2종류 이상 수지의 공중합체 중 어느 하나인 적외선 흡수 재료 분산체.
제7항에 있어서,
시트 형상, 보드 형상 또는 필름 형상을 가지는 적외선 흡수 재료 분산체.
시트 형상, 보드 형상 또는 필름 형상을 가지는 적외선 흡수 재료 분산체.
복수 개의 투명 기재와,
제7항에 기재된 적외선 흡수 재료 분산체를 포함하며,
상기 적외선 흡수 재료 분산체가 상기 복수 개의 투명 기재 사이에 배치되어 있는, 적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재.
제7항에 기재된 적외선 흡수 재료 분산체를 포함하며,
상기 적외선 흡수 재료 분산체가 상기 복수 개의 투명 기재 사이에 배치되어 있는, 적외선 흡수 재료 분산체를 구비한 투명 기재.
투명 기재와,
상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 코팅층으로서 배치된, 제7항에 기재된 적외선 흡수 재료 분산체를 포함하는 적외선 흡수 투명 기재.
상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 코팅층으로서 배치된, 제7항에 기재된 적외선 흡수 재료 분산체를 포함하는 적외선 흡수 투명 기재.
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