TWI720169B - 紅外線吸收材料、紅外線吸收材料分散液、紅外線吸收材料分散體、紅外線吸收材料分散體夾層透明基材、紅外線吸收透明基材 - Google Patents

紅外線吸收材料、紅外線吸收材料分散液、紅外線吸收材料分散體、紅外線吸收材料分散體夾層透明基材、紅外線吸收透明基材 Download PDF

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Abstract

提供一種紅外線吸收材料，其包含1種以上的過渡金屬及作為該過渡金屬之配位子從B、C、N、O等中選擇的1種以上的元素，在導帶下部形成導帶下部帶，該導帶下部帶是該過渡金屬的d軌道所占有的帶，或是該過渡金屬的d軌道與該配位子的p軌道混成的帶，在價帶上部形成價帶上部帶，該價帶上部帶是該配位子的p軌道所占有的帶，或是該配位子的p軌道與該過渡金屬的d軌道混成的帶，該導帶下部帶在作為布里元區的高對稱點之二波數以下的方向上，與該價帶上部帶接近到小於3.0eV，且，在除了該導帶下部帶與該價帶上部帶接近到小於3.0eV的波數方向之外的其他波數方向上，具有能帶間隙為3.0eV以上的寬間隙能帶構造，電漿頻率為2.5eV以上10.0eV以下。

Description

紅外線吸收材料、紅外線吸收材料分散液、紅外線吸收材料分散體、紅外線吸收材料分散體夾層透明基材、紅外線吸收透明基材
本發明係關於一種紅外線吸收材料、紅外線吸收材料分散液、紅外線吸收材料分散體、紅外線吸收材料分散體夾層透明基材、紅外線吸收透明基材。
近年，為節省地球資源及減少環境負荷，汽車或建築物的窗也被要求具備可遮蔽太陽光中的近紅外線之功能。其理由在於，在汽車或建築物的窗，藉由遮蔽近紅外線，能夠抑制汽車內或建築物內的溫度上升、減輕空調負荷。
另一方面，為了維持窗本有的保證視野及保證安全性等功能，要求窗材具有眼睛可感知的亮度，即，高的可見光透射率。
關於可保持高的可見光透射率的同時可遮蔽近紅外線的窗材，已往以來進行了各種研究及實用化。
例如，專利文獻1公開了一種紅外線吸收玻璃，其中作為著色劑含有氧化鐵。
另外，專利文獻2公開了一種將含有分散狀態的SnO2微粉末的透明乃至半透明合成樹脂成型為各種形狀的紅外線吸收性合成樹脂成型品。
<先前技術文獻>
<專利文獻>
專利文獻1：(日本)特開2006-264994號公報
專利文獻2：(日本)特開平02-136230號公報
然而，根據本發明的發明者們的研究，專利文獻1公開之紅外線吸收玻璃中，Fe離子等的紅外線吸收能較為有限。因此，存在若提高該紅外線吸收玻璃的可見光透射率，則紅外線吸收性會降低的問題。
另外，專利文獻2公開的含有SnO2微粒子的紅外線吸收性合成樹脂成型品，其在近紅外區域及可見光區域的光吸收反差不夠充分，因此在原樣保持高可見光透射率的情況下，無法充分遮蔽近紅外線。其理由在於，SnO2微粒子的光吸收峰值波長位於比1500nm更長的中近紅外區域，因此對太陽光中具有較高能量的780nm~1500nm的光無法進行充分吸收。因此，例如若以增加SnO2微粒子的添加量來減少近紅外線透射率時，則同時亦會造成可見光透射率降低。
因此，鑑於上述先前技術之問題，本發明之一形態其目的在於提供一種具有針對可見光的透明性及近紅外線吸收性的紅外線吸收材料。
為了解決上述問題，本發明之一形態提供一種紅外線吸收材料，其包含1種以上的過渡金屬及作為該過渡金屬之配位子從B、C、N、O、 F、Al、Si、P、S、Cl、Se、Te中選擇的1種以上的元素，在導帶(Conduction band)下部形成導帶下部帶，該導帶下部帶是該過渡金屬的d軌道所占有的帶，或是該過渡金屬的d軌道與該配位子的p軌道混成的帶，在價帶(Valence band)上部形成價帶上部帶，該價帶上部帶是該配位子的p軌道所占有的帶，或是該配位子的p軌道與該過渡金屬的d軌道混成的帶，在作為布里元區的高對稱點的二波數以下的方向上，該導帶下部帶與該價帶上部帶接近到小於3.0eV，且，在除了該導帶下部帶與該價帶上部帶接近到小於3.0eV的波數方向之外的其他波數方向上，具有能帶間隙為3.0eV以上的寬間隙能帶構造，電漿頻率為2.5eV以上10.0eV以下。
另外，根據本發明的另一形態，提供一種紅外線吸收材料，其包含1種以上的過渡金屬及作為該過渡金屬之配位子從B、C、N、O、F、Al、Si、P、S、Cl、Se、Te中選擇的1種以上的元素，在導帶下部形成導帶下部帶，該導帶下部帶是該過渡金屬的d軌道所占有的帶，或是該過渡金屬的d軌道與該配位子的p軌道混成的帶，在價帶上部形成價帶上部帶，該價帶上部帶是該配位子的p軌道所占有的帶，或是該配位子的p軌道與該過渡金屬的d軌道混成的帶，該導帶下部帶在作為布里元區的高對稱點的一波數的方向上，與該價帶上部帶交叉，且，在作為布里元區的高對稱點的二波數以下的方向上，該導帶下部帶與該價帶上部帶接近到小於3.0eV，且，在除了該導帶下部帶與該價帶上部帶交叉及接近到小於3.0eV的波數方向之外的其他波數方向上，具有能帶間隙為3.0eV以上的寬間隙能帶構造，電漿頻率為2.5eV以上10.0eV以下。
根據本發明之一形態，能夠提供一種具有針對可見光的透明性及近紅外線吸收性的紅外線吸收材料。
圖1是實施例1中算出的LaS的能帶構造。
圖2是實施例1中算出的LaS的狀態密度中各軌道所占的貢獻比率的說明圖。
圖3是實施例1中算出的LaS的理論介電函數的說明圖。
圖4是實施例2中算出的NdSe的能帶構造。
圖5是實施例2中算出的NdSe的狀態密度中各軌道所占貢獻比率的說明圖。
圖6是實施例2中算出的NdSe的理論介電函數的說明圖。
圖7是實施例3中算出的Y0.5Ca0.5B6的能帶構造。
圖8是實施例3中算出的Y0.5Ca0.5B6的狀態密度中各軌道所占貢獻比率的說明圖。
圖9是實施例3中算出的Y0.5Ca0.5B6的理論介電函數的說明圖。
圖10是比較例1中算出的AlN的能帶構造。
圖11是比較例1中算出的AlN的理論介電函數的說明圖。
圖12是比較例2中算出的TiSi2的能帶構造。
圖13是比較例2中算出的TiSi2的理論介電函數的說明圖。
以下，關於本發明之實施方式，參照附圖進行說明，而本發 明並不限定於以下實施方式，只要不脫離本發明之範圍，可對以下實施方式進行各種變更及置換。
[紅外線吸收材料]
以下，關於本實施方式的紅外線吸收材料的一構成例進行說明。
本發明的發明者們關於具有針對可見光的透明性及近紅外線吸收性的紅外線吸收材料進行了銳意研究。其結果發現，紅外線吸收材料所具有的能帶構造及電漿頻率與確定該紅外線吸收材料所發揮的可見光透射性及紅外線吸收能大有關係。其中還發現，具有與以往使用的ITO(摻錫氧化銦)或ATO(摻銻氧化錫)等紅外線吸收材料不同特徵之新能帶構造且具備高電漿頻率的材料，其作為紅外線吸收材料具有非常高的性能。
具體而言，作為以往的近紅外線吸收材料的ITO或ATO等材料，以具有3.3eV以上的能帶間隙的半導體為基礎。廣為所知，具有能帶間隙的半導體材料，依靠能帶端吸收機制，對具有能帶間隙以上的能量的光進行吸收。可見光具有1.59eV~3.26eV的能量，因此，能帶間隙為3.3eV以上的半導體對可見光具有高的透射性(透明性)。
然而，半導體本身幾乎或者完全不具備載體(自由電子或電洞)，因此無法發揮局域性表面電漿共振所引起的光吸收。因此，藉由置換該半導體中的一部分元素並摻雜載體，能夠使之發揮局域性表面電漿共振所致的光吸收。此時在能帶構造中，能帶間隙中將出現橫穿費米面(Fermi surface)的能階，一般稱之為雜質能階。然而，在能帶構造中的任何波數方向上，上述能帶間隙本身均不會有明確的接近或交叉。
即，根據已往常識，如果不是在所有的波數方向上具有3.3eV 以上的寬能帶間隙的材料，因其透明性會受損，而無法作為紅外線吸收材料使用。
本發明的發明人不受上述關於紅外線吸收材料的已往常識之約束，進行了銳意研究。其結果發現了一種全新的紅外線吸收材料，其具有與上述以往的紅外線吸收材料明顯不同的能帶構造，且作為紅外線吸收材料具有高性能的能帶構造，從而完成了本發明。
即，本實施方式的紅外線吸收材料包含1種以上的過渡金屬及作為該過渡金屬的配位子從B、C、N、O、F、Al、Si、P、S、Cl、Se、Te中選擇的1種以上的元素。且，能帶構造中，在導帶下部(底部)，即能帶間隙的正上方，形成以上述過渡金屬的d軌道為主體的占有的帶，或形成上述過渡金屬的d軌道與上述配位子的p軌道混成的帶。需要說明的是，上述任一個帶亦稱之為導帶下部帶。
另外，在價帶的上部，即能帶間隙的正下方，形成以上述配位子的p軌道為主體的占有的帶，或形成上述配位子的p軌道與上述過渡金屬的d軌道混成的帶。需要說明的是，上述任一個帶亦稱之為價帶上部帶。
並且，本實施方式的紅外線吸收材料所具有的能帶構造中，在作為布里元區中的高對稱點的波數方向上，導帶下部的上述過渡金屬的d軌道所占有的帶或由上述過渡金屬的d軌道與上述配位子的p軌道混成的帶，與上述價帶上部的上述配位子的p軌道所占有的帶或由上述配位子的p軌道與上述過渡金屬的d軌道混成的帶，接近到小於3.0eV或交叉。
更具體是，在一個形態中，作為上述導帶下部的過渡金屬的 d軌道所占有的帶或由上述過渡金屬的d軌道與上述配位子的p軌道混成的帶的導帶下部帶，在作為布里元區的高對稱點的二波數以下的方向上，與作為價帶上部的上述配位子的p軌道所占有的帶或由上述配位子的p軌道與該過渡金屬的d軌道混成的帶的價帶上部帶，接近到小於3.0eV。
另外，在另一個形態中，作為導帶下部的上述過渡金屬的d軌道所占有的帶或由上述過渡金屬的d軌道與該配位子的p軌道混成的帶的導帶下部帶，在作為布里元區的高對稱點的一波數的方向上，與作為價帶上部的上述配位子的p軌道所占有的帶或由上述配位子的p軌道與上述過渡金屬的d軌道混成的帶的價帶上部帶交叉，且，作為導帶下部的上述過渡金屬的d軌道所占有的帶或由上述過渡金屬的d軌道與上述配位子的p軌道混成的帶的導帶下部帶，在作為布里元區的高對稱點的二波數以下的方向上，與作為價帶上部的上述配位子的p軌道所占有的帶或由上述配位子的p軌道與上述過渡金屬的d軌道混成的帶的價帶上部帶接近到小於3.0eV。
本實施方式的紅外線吸收材料，如上所述，作為過渡金屬及該過渡金屬的配位子，可以包含預定的元素。需要說明的是，本實施方式的紅外線吸收材料可由過渡金屬及作為配位子的元素構成，還可以包含上述過渡金屬及作為配位子元素之外的元素。
如此一來，藉由具有上述過渡金屬及預定的配位子，在導帶的下部及價帶的上部，可形成源自過渡金屬及配位子的帶。還可形成具有能夠作為紅外線吸收材料的能帶構造的化合物，該紅外線吸收材料是指具有可見光透明性及近紅外線吸收性的材料，因此優選上述構成。
並且，本實施方式的紅外線吸收材料，如上所述，能夠具有規定的能帶構造。其結果，能帶間隙內存在的費米能階在特定波數方向上被能帶橫穿，由此在導帶下部形成局部滿帶，而發揮高導電性。
然而，本實施方式的紅外線吸收材料，在除了上述能帶接近及/或交叉的特定波數方向之外的其他波數方向上，具有能帶間隙為3.0eV以上的寬間隙能帶構造。因此，僅限於該特定的波數方向，雖然具有小於3.0eV的能帶間隙，但對於可見光具有高的透明性。
另外，本實施方式的紅外線吸收材料，在除了上述能帶接近及/或交叉的特定波數方向之外的其他波數方向上，其能帶間隙為3.3eV以上，僅限於該特定的波數方向，還能夠形成小於上述能帶間隙的能帶間隙。
本實施方式的紅外線吸收材料對於可見光的透明性並不意味其對可見光具有完全的透明性，例如，在實用上無問題的程度範圍內，也允許對可見光的一部分進行吸收。
本實施方式的紅外線吸收材料對可見光的一部分波長進行吸收的情況下，會示出某種程度的著色，然而能夠將可見光透明性保持在實用上無問題的程度，並充分發揮工業價值。在需要對可見光具有更完全的透明性的材料的情況下，本來優選所有的波數方向上的能帶間隙優選為3.3eV以上。然而，本實施方式的紅外線吸收材料中，具有能帶接近至3.0eV以下或交叉的波數方向，及，在除了能帶接近或交叉的波數方向之外的其他波數方向上能帶間隙有時為3.0eV以上且小於3.3eV。即，鑑於考慮到可見光透明性及近紅外吸收的反差的實用性，並不需要使所有波數方向上的能帶間隙均達到3.3eV以上，限定能帶接近或交叉的方向，且其他波數方向 上的能帶間隙若為3.0eV以上，可見光中的高能量波長的一部分被吸收，但仍能夠發揮充分的工業價值。實際的膜的透明性更依賴於膜中材料的質量密度，而能帶間隙的少許減少並不會構成問題。
本實施方式的紅外線吸收材料如上所述其具有，在導帶下部帶及價帶上部帶的二波數以下的方向，即一波數或二波數的方向上接近到小於3.0eV的能帶構造。導帶下部帶與價帶上部帶，例如，在接近寬度相同的情況下，從可見光透明性之點而言，與在二波數方向上接近的情況相比，更優選在一波數方向上接近。然而，通常能帶間隙的寬度會隨著波數方向有各種變化，因此，與僅在一波數方向上接近的情況相比，導帶下部帶與價帶上部帶在二波數方向上接近到小於3.0eV的情況下其透明性或許更大。然而，導帶下部帶與價帶上部帶若在三波數方向以上接近到小於3.0eV時，可見光的吸收會過大，而材料的透明性也會有較大折損。因此，本實施方式的紅外線吸收材料中，優選導帶下部帶與價帶上部帶在二波數以下的方向上接近到小於3.0eV。
另外，本實施方式的紅外線吸收材料的其他構成例中，包括導帶下部帶與價帶上部帶在一波數方向上交叉的情況。在此情況下，費米能量位於沿著該波數方向橫穿自導帶下部下垂的能帶的位置，費米能量以下的導帶下部及價帶上部的電子躍遷至上方的導帶的空位能階，產生光吸收。這種波數方向上的光吸收中，能帶間隙的寬度為大於0eV且3.0eV以下，因此會成為可見光透射性的一大限制要因。然而，從構成價帶上部的配位子的p軌道向構成導帶下部的配位子的p軌道、及從構成價帶上部的過渡金屬的d軌道向構成導帶下部的過渡金屬的d軌道的躍遷，因費米黃金律 而被阻禁，因此根據軌道解析判明了實際上僅會產生極為局限性的電子躍遷。因此，即使在導帶下部帶與價帶上部帶交叉的情況下，該能帶交叉的波數方向及上述能帶接近的波數方向之外的方向上，若具有3.0eV以上的寬能帶間隙構造，則交叉的波數周邊的電子躍遷將極為有限，由此可知能夠保持充分的可見光透射性。
如上所述，藉由在作為布里元區中的高對稱點的二波數以下的方向上能帶間隙接近到小於3.0eV，且在其他波數方向上能帶間隙為3.0eV以上，由此能夠獲得兼備對可見光的高透明性及高導電性之兩者的紅外線吸收材料。
另外，藉由導帶下部帶及價帶上部帶在一波數方向上交叉、並在二波數以下的方向上能帶間隙接近到小於3.0eV、而在其他波數方向上能帶間隙為3.0eV以上，也能夠獲得兼備對可見光的高透明性及高導電性的紅外線吸收材料。
另外，藉由在具備上述能帶構造的基礎上，為了發揮基於局域性表面電漿共振的紅外線吸收能，還需具備適當的電漿頻率。其理由在於，可引起基於局域性表面電漿共振的紅外線吸收的頻率(光能量)，很大程度上依賴於紅外線吸收材料所具有的電漿頻率。
在此，可將電漿頻率Ωp表述為下式(A)。
Figure 106110671-A0305-02-0012-1
其中，N是自由電子密度、e是基本電荷、ε0是真空介電率、m*是電 子的有效質量。
根據本發明的發明者們銳意研究的結果，表明本實施方式的紅外線吸收材料具有2.5eV以上且10.0eV以下的電漿頻率時，能夠在紅外區域，尤其是近紅外區域發揮出高吸收能。
其理由在於，在電漿頻率小於2.5eV的情況下，由於自由電子密度低，局域性表面電漿共振所致的吸收會非常弱，作為紅外線吸收材料的性能降低。另外，在電漿頻率小於2.5eV的情況下，不僅是近紅外區域，在具有更低能量的中近紅外區域也會發生局部表面電漿所致的吸收，也會導致作為紅外線吸收材料的性能降低。
另一方面，電漿頻率超過10.0eV的情況下，不是近紅外區域，而會在具有更高能量的可見光區域或紫外光區域甚至X線．γ線區域發生局部表面電漿所致的吸收，也會導致作為紅外線吸收材料的性能降低。
如上所述，本實施方式的紅外線吸收材料具有特定的能帶構造及電漿頻率，因此可具備對可見光的高透明性、紅外線吸收能及高導電性。
關於紅外線吸收材料是否具備上述能帶構造及電漿頻率，可藉由算出該紅外線吸收材料的能帶構造來進行判定。關於能帶構造的算出方法並無特別限定，但為了對能帶間隙進行高精度的評價、再現，優選採用從screened exchange法、hybrid-functional法及GW法中選擇的1種以上的平面波基底第一原理計算。其理由在於，採用從screened exchange法、hybrid-functional法及GW法中選擇的1種以上的平面波基底第一原理計算，能夠獲得可充分再現實測值程度的高精度能帶構造。
並且，本實施方式的紅外線吸收材料還優選在光子能1.60eV以上3.30eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2具有小值。其理由在於，即使在具有上述能帶構造及電漿頻率的情況下，在相當於可見光的1.60eV以上3.30eV以下的範圍內，相當於光的介電損失的ε2較高的物質會較大程度吸收可見光，其結果會造成可見光透明性降低。從該觀點而言，在光子能1.60eV以上3.30eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2優選為5.0以下。
更優選為，在光子能1.90eV以上2.45eV以下的範圍內，理論介電函數虛部ε2的值為1.5以下，且不具有極大值，即，優選不具有相當於帶間遷移吸收的峰值。
在此，能夠從根據第一原理計算算出的能帶構造中獲得上述理論介電函數的虛部ε2。
關於從根據第一原理計算算出的能帶構造中獲得理論介電函數的方法，可參考N.Singh,et al.,J.Phys.：Condens.Matter,Volume 19,346226(2007)中記載的方法。在此，自由電子在可見光及近紅外區域中發揮出不可忽視的吸收貢獻(作用)，因此優選算出包括勞倫茲(Lorentz)項及德汝德(Drude)項的理論介電函數。具體而言，根據以下的式(B)求出，從獲得的能帶構造中的能量比費米能量更低的價帶向能量比費米能量更高的導帶的直接躍遷，從而能夠算出理論介電函數的虛部ε2中的勞倫茲項的作用部分ε2 lorentz。
Figure 106110671-A0305-02-0015-2
其中，ω是光的能量。
能夠從能帶構造求出電漿頻率Ωp及緩和常數γ。
並且，利用根據上述第一原理計算獲得的電漿頻率Ωp及緩和常數γ，按照以下的式(C)，能夠求出理論介電函數的虛部ε2中德汝德項的作用部分ε2 drude。
Figure 106110671-A0305-02-0015-3
然後，藉由加算上述勞倫茲項的貢獻部分ε2 lorentz及德汝德項的貢獻部分ε2 drude，能夠求出理論介電函數的虛部ε2。
本實施方式的紅外線吸收材料，其作為結晶的完整性越高，可獲得的熱線遮蔽效果越大。另外，即使在結晶性低而由X線衍射生成寬的衍射峰值的情況下，若紅外線結晶材料內部的基本結合由各過渡元素與配位子的結合構成，仍可顯現熱線遮蔽效果，因此可用為本實施方式的紅外線吸收材料。
本實施方式的紅外線吸收材料，如上所述，根據局域性表面電漿共振的原理，可發揮紅外線吸收能。在紅外線吸收材料粒子的尺寸達到納米尺寸的情況下，具體而言粒子的體積平均粒徑達到大致500nm以下的情況下，能夠顕著發揮局域性表面電漿共振。因此，本實施方式的紅外線吸收材料優選由體積平均粒徑500nm以下的粒子構成。尤其是，本實施方式的紅外線吸收材料由體積平均粒徑200nm以下的粒子構成的情況下， 局域性表面電漿共振更強，因此更優選體積平均粒徑200nm以下。
另外，在本實施方式的紅外線吸收材料由體積平均粒徑500nm以下的粒子構成的情況下在包含該紅外線吸收材料的紅外線吸收材料分散液或紅外線吸收材料分散體中，能夠抑制紅外線吸收材料的粒子彼此接觸。由此，本實施方式的紅外線吸收材料雖然具有導電性，然而紅外線吸收材料由體積平均粒徑500nm以下的粒子構成的情況下，使用包含該紅外線吸收材料的紅外線吸收材料分散液製作成的膜(層)或紅外線吸收材料分散體成為不具導電性的膜、分散體，能夠確保電波透射性。從而，在本實施方式的紅外線吸收材料由體積平均粒徑500nm以下的粒子構成的情況下，使用包含該紅外線吸收材料的紅外線吸收材料分散液製作成的膜或紅外線吸收材料分散體，還可用於汽車窗等要求電波透射性的各種用途，因此從應用的方面而論，也優選為500nm以下。
另外，作為下述紅外線吸收材料分散液或紅外線吸收材料分散體的情況下，考慮到降低該紅外線吸收材料所致的光散射時，紅外線吸收材料更優選由體積平均粒徑為200nm以下的粒子構成。
本實施方式的紅外線吸收材料作為下述紅外線吸收材料分散液或紅外線吸收材料分散體的情況下，紅外線吸收材料若由體積平均粒徑較小的粒子構成時，能夠降低幾何學散射、或因米氏散射在波長380nm至780nm範圍之可見光區域中產生的光散射。降低該光散射的結果，可避免紅外線吸收材料分散體成為形似磨砂玻璃，而無法獲得鮮明的透明性的問題。
並且，如上所述，紅外線吸收材料由體積平均粒徑200nm 以下的粒子構成的情況下，尤其能夠降低上述幾何學散射或米氏散射，形成瑞利散射區域。在瑞利散射區域中，散射光相對於粒徑的6次方成反比降低，因此，隨著紅外線吸收材料的平均粒徑的減少，散射降低，從而可提高透明性。從而，紅外線吸收材料如上所述，優選其體積平均粒徑為200nm以下。
在本實施方式的紅外線吸收材料由體積平均粒徑50nm以下的粒子構成的情況下，散射光會變得非常少，因此更優選50nm以下。於避免光散射之觀點而論，紅外線吸收材料的平均粒徑越小越好。
然而，體積平均粒徑小於1nm的情況下，因量子效果材料的能帶構造會變化，可能難以構成如上述本實施方式的紅外線吸收材料所具有的能帶構造及電漿頻率。因此，本實施方式的紅外線吸收材料優選由體積平均粒徑1nm以上的粒子構成，更優選由體積平均粒徑2nm以上的粒子構成。
在此，體積平均粒徑表示粒度分布中累計值50%的粒徑，本說明書中的其他部分所述之體積平均粒徑也與此相同。作為該粒度分布的測定方法，例如能夠利用透射型電子顕微鏡對每個粒子的粒徑進行直接測定。
關於本實施方式的紅外線吸收材料的製造方法並無特別限定，只要是能夠製造具有上述能帶構造及電漿頻率的紅外線吸收材料的方法，可採用任意的方法。
例如能夠採用固相燒成法或濕式法製造本實施方式的紅外線吸收材料。另外，還能夠採用電漿炬(torch)法等製造。
另外，本實施方式的紅外線吸收材料，其表面可由包含從Si、Ti、Zr、Al中選擇的1種以上的元素的氧化物覆蓋。經過由上述氧化物覆蓋，能夠進一步提高紅外線吸收材料的耐候性，因此優選該方法。作為覆蓋方法可以任意選擇公知的方法。
[紅外線吸收材料分散液]
其次，關於本實施方式的紅外線吸收材料分散液的一實施方式進行說明。
本實施方式的紅外線吸收材料分散液可以包含上述紅外線吸收材料與液狀介質。並且，液狀介質可以包含從水、有機溶劑、油脂、液狀樹脂、液狀塑膠用可塑劑中選擇的1種以上。
藉由將上述紅外線吸收材料添加到液狀介質中，並進行分散處理，能夠獲得本實施方式的紅外線吸收材料分散液。
在此，除了紅外線吸收材料之外，還可以向液狀介質添加任意的成份，例如可以任意添加分散劑、偶合劑、表面活性劑等。
如上所述，液狀介質可以包含從水、有機溶劑、油脂、液狀樹脂、液狀塑膠用可塑劑中選擇的1種以上。即，作為液狀介質，可以使用從水、有機溶劑、油脂、液狀樹脂、液狀塑膠用可塑劑中選擇的1種，或從上述水等中選擇的2種以上的混合物。
作為有機溶劑，例如可以選擇醇類(alcohols)溶劑、酮類(ketones)溶劑、酯類(esters)溶劑、醯胺類(amides)、烴類(hydrocarbons)、甘醇類(glycols)誘導體等各種溶劑。作為有機溶劑，具體可以舉出甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、1-丙醇(1-propanol)、異丙醇(isopropyl alcohol)、 1-甲氧基-2-丙醇(1-methoxy-2-propanol)、丁醇(butanol)、戊醇(pentanol)、苯甲醇(benzyl alcohol)、二丙酮醇(diacetone alcohol)等醇類溶劑；丙酮(acetone)、二甲基酮(dimethyl ketone)、甲基乙基酮(methyl ethyl ketone)、甲丙酮(methyl propyl ketone)、甲基異丁基酮(methyl isobutyl ketone)、環己酮(cyclohexanone)、異佛酮(isophorone)等酮類溶劑；醋酸n-丁酯(n-butyl-acetate)、3-甲基-甲氧基-丙酸酯(3-methyl-methoxy-propionate)等酯類溶劑；乙二醇單甲醚(ethylene glycol monomethyl ether)、乙二醇單乙醚(ethylene glycol monoethyl ether)、乙二醇異丙醚(ethylene glycol isopropyl ether)、丙二醇單甲醚(propylene glycol monomethyl ether)、丙二醇單乙醚(propylene glycol monoethyl ether)、丙二醇單甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate)、丙二醇乙醚醋酸酯(propylene glycol ethyl ether acetate)等乙二醇衍生物；甲醯胺(formamide)、N-甲基甲醯胺(N-methyl formamide)、二甲基甲醯胺(dimethyl formamide)、二甲基乙醯胺(dimethyl acetamide)、N-甲基-2-吡咯啶酮(N-methyl-2-pyrrolidone)等醯胺類；甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)等芳香烴類；氯乙烯(ethylene chloride)、氯苯(chlorobenzene)等鹵化烴類等。其中更優選極性低的溶劑，作為有機溶劑尤其可優選使用從異丙醇(isopropyl alcohol)、乙醇(ethanol)、1-甲氧基-2-丙醇(1-methoxy-2-propanol)、二甲基酮(dimethyl ketone)、甲基乙基酮(methyl ethyl ketone)、甲基異丁基酮(methyl isobutyl ketone)、甲苯(toluene)、丙二醇單甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate)、醋酸n-丁酯(n-butyl-acetate)等中選擇的1種以上。
作為油脂，例如可以優選使用大豆油、桐油、菜籽油、葵花 油、玉米油、菎麻油、棉籽油等。
作為液狀樹脂可以優選使用甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)等。
另外，作為液狀塑膠用可塑劑可以優選使用一元醇(monohydroxy alcohol)與有機酸酯的化合物可塑劑、多元醇有機酸酯化合物等酯類可塑劑、有機磷酸類可塑劑等磷酸類的可塑劑等。其中，雙-2-乙基己酸三甘醇酯(triethylene glycol di-2-ethylhexanoate)、雙-2-乙基丁酸三甘醇酯(triethylene glycol di-2-ethylbutyrate)、雙-2-乙基己酸四甘醇酯(tetraethylene glycol di-2-ethylhexanoate)因其水解性低，因此更為優選。
另外，本實施方式的紅外線吸收材料分散液還可以任意包含例如分散劑、偶合劑、表面活性劑等。
可以根據用於選擇分散劑、偶合劑、表面活性劑，但優選作為官能基具有含胺基、羥基、羧基、磷酸基或環氧基。這些官能基吸附於紅外線吸收材料的表面，防止紅外線吸收材料的凝集，在下述紅外線吸收材料分散體中也能發揮使紅外線吸收材料均勻分散的效果。
作為可適當使用的分散劑、偶合劑、表面活性劑，可以舉出磷酸酯化合物、高分子類分散劑、矽烷類偶合劑、鈦酸酯類偶合劑、鋁類偶合劑等，但並不限定於此。作為高分子類分散劑，例如可以舉出丙烯酸類高分子分散劑、胺基甲酸酯(urethane)類高分子分散劑、丙烯酸．嵌段共聚物類高分子分散劑、聚醚類分散劑、聚酯類高分子分散劑等。
關於分散劑、偶合劑、表面活性劑的添加量並無特別限定，例如相對於紅外線吸收材料100質量份，優選為10質量份以上1000質量份 以下，更優選為20質量份以上200質量份以下。藉由將分散劑等的添加量設定在上述範圍中，能夠更確實地防止紅外線吸收材料在液體中發生凝集，從而能夠保持分散的穩定性。
關於在液狀介質中分散紅外線吸收材料等的分散處理的方法，只要是能夠將紅外線吸收材料均勻分散於液狀介質中的方法，可以任意選擇公知的方法，例如能夠使用珠磨、球磨、沙磨、塗料振動器、超音波分散等方法。
在此，為了獲得均勻的紅外線吸收材料分散液，如上所述，可以添加分散劑或其他各種添加劑或調整pH值等。
作為在液狀介質中分散紅外線吸收材料等的分散處理的方法，在採用珠磨或球磨等具有強力的剪切應力的方法的情況下，使紅外線吸收材料分散於介質中的同時，能夠使外線吸收材料的粒徑微粒子化。
並且，本實施方式的紅外線吸收材料，如上所述，基於局域性表面電漿共振的原理發揮紅外線吸收能。在粒子尺寸達到納米尺寸的情況下，具體而言粒子的體積平均粒徑達到大致500nm以下的情況下，可顕著發揮出局域性表面電漿共振的現象。
因此，本實施方式的紅外線吸收材料分散液包含的紅外線吸收材料的體積平均粒徑優選為500nm以下。平均粒徑為200nm以下時局域性表面電漿共振會更強，因此更優選為200nm以下。
因此，在將紅外線吸收材料分散於液狀介質的分散處理之前的階段，若紅外線吸收材料未被進行充分的微粒子化，作為分散處理的方法，優選採用珠磨或球磨等具有強力的剪切應力的方法。藉由採用上述分 散方法，使紅外線吸收材料分散於液狀介質中的同時，還能夠使紅外線吸收材料微粒子化。
然而，本實施方式的紅外線吸收材料分散液包含的紅外線吸收材料的體積平均粒徑優選為1nm以上，更優選為2nm以上。因此，優選設定可使紅外線吸收材料的體積平均粒徑成為1nm以上的分散處理實施時間。
關於本實施方式的紅外線吸收材料分散液中的紅外線吸收材料的含有量並無特別限定，優選為0.02質量%以上50質量%以下，更優選為0.5質量%以上50質量%以下。
其理由在於，紅外線吸收材料的含有量為0.02質量%以上的紅外線吸收材料分散液能夠發揮充分的紅外線吸收效果，例如，能夠適當應用於下述塗膜或塑膠成型體等的製造。另外，紅外線吸收材料的含有量為50質量%以下時，容易使紅外線吸收材料均勻分散於液狀介質中，從而便於進行工業生產。
本實施方式的紅外線吸收材料分散液優選對可見光具有充分的透射率。並且，例如根據紅外線吸收材料分散液的紅外線吸收材料的含有量，能夠調整本實施方式的紅外線吸收材料分散液的可見光透射率。
關於本實施方式的紅外線吸收材料分散液的可見光透射率，例如可將紅外線吸收材料分散液裝入適當的透明容器中，並利用分光光度計，作為波長函數測定光的透射率。並且，例如為了使紅外線吸收材料分散液的可見光透射率成為所希望的值，可以使用液狀介質或與液狀介質具有互溶性的適當溶劑進行稀釋等。
[紅外線吸收材料分散體]
接下來，關於本實施方式的紅外線吸收材料分散體的一構成例進行說明。
本實施方式的紅外線吸收材料分散體可包含上述紅外線吸收材料及熱可塑性樹脂。
作為熱可塑性樹脂並無特別限定，其可以是從由聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate)樹脂、聚碳酸酯(Polycarbonate)樹脂、丙烯酸(Acrylic)樹脂、苯乙烯(Styrene)樹脂、聚醯胺(Polyamido)樹脂、聚乙烯(Polyethylene)樹脂、氯乙烯(Vinyl chloride)樹脂、烯烴(Olefin)樹脂、環氧(Epoxy)樹脂、聚醯亞胺樹脂、氟(Fluorine)樹脂、乙烯．醋酸乙烯酯(Ethylene-vinyl acetate)共聚體、及聚乙烯縮醛(Polyvinyl acetal)樹脂組成的樹脂群中選擇的1種樹脂，或從上述樹脂群中選擇的2種以上樹脂的混合物，或從上述樹脂群中選擇的2種以上樹脂的共聚體的任一個。
作為熱可塑性樹脂還可以使用例如紫外線硬化性樹脂(UV硬化性樹脂)。關於紫外線硬化性樹脂並無特別限定，例如可適宜使用丙烯酸類UV硬化性樹脂。
需要說明的是，如下述紅外線吸收材料分散體夾層透明基材那樣，本實施方式的紅外線吸收材料分散體作為中間層被配置在其他構件之間的情況下，紅外線吸收材料分散體中採用的熱可塑性樹脂等其單独的柔軟性或其與透明基材等其他構件的密接性不夠充分時，例如熱可塑性樹脂等是聚乙烯縮醛樹脂時，紅外線吸收材料分散體還優選包含可塑劑。
作為可塑劑，能夠使用可作為所採用的熱可塑性樹脂等樹脂 的可塑劑的物質。例如，作為熱可塑性樹脂等樹脂採用聚乙烯縮醛樹脂的情況下，作為可塑劑，可以使用一元醇與有機酸酯的化合物可塑劑、多元醇有機酸酯化合物等酯類可塑劑、有機磷酸類可塑劑等磷酸類的可塑劑等。任一個可塑劑，均優選在室溫下呈液狀。其中，更優選使用由多元醇與脂肪酸合成的酯類化合物的可塑劑。
關於紅外線吸收材料分散體中分散包含的紅外線吸收材料的量並無特別限定，但優選例如0.001質量%以上80.0質量%以下，更優選0.01質量%以上70質量%以下。
其理由在於，紅外線吸收材料的含有量為0.001質量%以上時，紅外線吸收材料分散體中能夠獲得充分的紅外線吸收效果。另外，紅外線吸收材料為80質量%以下時，能夠充分提高紅外線吸收材料分散體的機械強度。
另外，從使紅外線吸收材料分散體具有充分的紅外線吸收效果並充分確保可見光透射率的觀點而言，紅外線吸收材料分散體中包含的每單位投影面積的紅外線吸收材料的含有量優選為0.01g/m2以上10.0g/m2以下。在此，“紅外線吸收材料分散體中包含的每單位投影面積的紅外線吸收材料的含有量”是指，紅外線吸收材料分散體中，按光透射的每單位面積(m2)，其厚度方向所包含的紅外線吸收材料的質量(g)。
關於紅外線吸收材料分散體的形態並無特別限定，例如可具有薄片形狀、板形狀或薄膜形狀，可適用於各種用途。
以下關於紅外線吸收材料分散體的製造方法之一構成例進行說明。
藉由使用紅外線吸收材料分散粉、可塑劑中分散有高濃度的紅外線吸收材料的分散液、母料，能夠製造本實施方式的紅外線吸收材料分散體，因此，首先關於這些母料等的製造方法進行說明。
對上述紅外線吸收材料分散液與熱可塑性樹脂或可塑劑進行混合後，除去溶劑成份，從而能夠獲得熱可塑性樹脂及/或分散劑中分散有高濃度的紅外線吸收材料的分散體即紅外線吸收材料分散粉(以下也簡稱為分散粉)，或可塑劑中分散有高濃度的紅外線吸收材料的分散液(以下也簡稱為可塑劑分散液)。在此，溶劑成份是指紅外線吸收材料分散液中包含的溶劑，例如可以舉出上述液狀介質。
關於從紅外線吸收材料分散液與熱可塑性樹脂或可塑劑的混合物中除去溶劑成份的方法並無特別限定，例如，可以優選使用對該紅外線吸收材料分散液與熱可塑性樹脂或可塑劑的混合物進行減壓乾燥的方法。具體而言，對紅外線吸收材料分散液與熱可塑性樹脂或可塑劑的混合物進行攪拌的同時進行減壓乾燥，以使分散粉或可塑劑分散液與溶劑成份分離。作為用於該減壓乾燥的裝置，可以舉出真空攪拌型的乾燥機，只要是具有上述功能的裝置即可，對此並無特別限定。另外，關於減壓乾燥時的壓力值也無特別限定，可適宜選擇。
從紅外線吸收材料分散液與熱可塑性樹脂或可塑劑的混合物中除去溶劑成份時，藉由採用減壓乾燥法，能夠提高從該混合物中除去溶劑的效率。另外，分散粉或可塑劑分散液不會被長時間置於高溫下，因此，分散粉中或可塑劑分散液中分散的紅外線吸收材料不會發生凝集，優選該方法。另外，還能夠提高分散粉或可塑劑分散液的生產性，容易對蒸 發的溶劑進行回收，利於環境保護。
在獲得的分散粉或可塑劑分散液中，殘留的溶劑優選為5質量%以下。其理由在於，殘留的溶劑為5質量%以下時，將該分散粉或可塑劑分散液加工成例如下述紅外線吸收材料分散體夾層透明基材時，不會發生氣泡，能夠保持良好的外觀及光學特性。
另外，藉由將紅外線吸收材料分散液或分散粉分散於樹脂中，並將該樹脂顆粒化(pellet)，能夠獲得母料。
關於母料的製造方法進行簡單說明。
首先，對紅外線吸收材料分散液或紅外線吸收材料分散粉、熱可塑性樹脂的粉粒體或顆粒、應需添加的其他添加劑進行均勻混合。然後，使用通氣式(vent type)單軸或雙軸押出機進行混煉，並採用一般的用於對溶解押出的股線(strand)進行切斷的方法，加工成顆粒狀，由此能夠獲得母料。
關於母料的形狀並無特別限定，例如可以是圓柱狀或角柱狀。製造母料時，也可以採用直接切斷溶解押出物的所謂熱切法。在此情況下，通常採用近似球狀的形狀。
然後，將以上說明的分散粉、可塑劑分散液或母料均勻混合(混煉)於作為透明樹脂的熱可塑性樹脂中，並進行成形、硬化，從而能夠獲得本實施方式的紅外線吸收材料分散體。
對分散粉、可塑劑分散液或母料、熱可塑性樹脂、應需添加的可塑劑及其他添加劑進行混合(混煉)之後，對該混合物的成形方法並無特別限定，例如能夠採用押出成形法、射出成形法、砑光輥法、充氣法 等進行成形。由此，能夠製造成例如被成形為平面狀或曲面狀的薄片形狀的紅外線吸收材料分散體。
關於本實施方式的紅外線吸收材料分散體的形狀並無特別限定，如上所述，例如可以是薄片形狀、板形狀或薄膜形狀。利用該薄片形狀、板形狀或薄膜形狀的紅外線吸收材料分散體，能夠製造下述紅外線吸收材料分散體夾層透明基材。
[紅外線吸收材料分散體夾層透明基材]
以下，關於本實施方式的紅外線吸收材料分散體夾層透明基材的一構成例進行說明。
本實施方式的紅外線吸收材料分散體夾層透明基材可包括複數枚透明基材及上述紅外線吸收材料分散體，且具有紅外線吸收材料分散體被配置在複數枚透明基材之間的構成。
紅外線吸收材料分散體夾層透明基材可以具有，在作為中間層的紅外線吸收材料分散體的兩側，使用透明基材進行夾合的構造。在此，作為中間層的紅外線吸收材料分散體優選具有薄片形狀、板形狀或薄膜形狀。
作為透明基材，可以使用在可見光區域為透明的板玻璃、薄板形狀的塑膠、板形狀的塑膠或薄膜形狀的塑膠等。即，能夠使用透明玻璃基材或透明塑膠基材。
關於塑膠的材質並無特別限定，可根據用途進行選擇，例如可以使用聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、PET樹脂、聚醯胺樹脂、氯乙烯樹脂、烯烴樹脂、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、氟 樹脂等。
例如，以公知的方法對夾著上述紅外線吸收材料分散體相對而置的複數枚透明基材進行貼合使之一體化，從而能夠獲得本實施方式的紅外線吸收材料分散體夾層透明基材。
[紅外線吸收透明基材]
以下，關於本實施方式的紅外線吸收透明基材的一構成例進行說明。
本實施方式的紅外線吸收透明基材可以包括透明基材及作為塗層被配置在透明基材的至少一個面上的上述紅外線吸收材料分散體。
在此，作為透明基材，例如可優選使用透明薄膜基材或透明玻璃基材。
透明薄膜基材的形狀並不限定於薄膜形狀，例如還可以是板形狀或薄片形狀。
作為透明薄膜基材的材料，例如可以使用從聚酯、丙烯酸、胺基甲酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯、乙烯．醋酸乙烯酯共聚體、氯乙烯、氟樹脂等中選擇的1種以上。作為透明薄膜基材，優選是聚酯薄膜，更優選是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜。
另外，關於透明玻璃基材並無特別限定，能夠使用矽石玻璃、鈉玻璃等的透明玻璃基材。
另外，為了提高與塗層的密接性，優選對透明基材的表面進行表面處理。另外，為了提高透明基材與塗層的黏合性，可以在透明基材上形成中間層，並在中間層上形成塗層。關於中間層的構成並無特別限定，例如可由聚合物薄膜、金屬層、無機層(例如，矽石、氧化鈦、氧化鋯等 無機氧化物層)、有機/無機複合層等構成。
藉由使用上述紅外線吸收材料分散液，並在透明基材的至少一個面上形成包含紅外線吸收材料的塗層，能夠製造本實施方式的紅外線吸收透明基材。以下就其具體程序的構成例進行說明。
首先，在上述紅外線吸收材料分散液中添加黏合劑，獲得塗液。
將獲得的塗液塗布於透明基材的至少一個表面，塗布之後，使溶劑蒸發並以規定方法使黏合劑硬化，能夠形成介質中分散有該紅外線吸收材料的塗層。
作為黏合劑，例如可以根據目的選擇紫外線硬化性樹脂(UV硬化性樹脂)、熱硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、常溫硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等。作為黏合劑，具體而言，例如可以舉出聚乙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)樹脂、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、乙烯．醋酸乙烯酯共聚體、聚酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、氟樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯縮丁醛(Polyvinyl butyral)樹脂。
這些樹脂可以單獨使用也可以混合使用。上述塗層用黏合劑中，從生產性及裝置成本等觀點而言，作為黏合劑尤其優選使用紫外線硬化性樹脂。
另外，作為黏合劑也可以使用金屬烷氧化物(Alkoxide)。作為該金屬烷氧化物，可以舉出Si、Ti、Al、Zr等的烷氧化物。使用這些金屬烷氧化物的黏合劑，經加熱等使之水解．聚縮合，可形成由氧化物膜構 成的塗層。
除了上述方法之外，還可以將紅外線吸收材料分散液塗布於作為透明基材的透明薄膜基材或透明玻璃基材上，然後塗布使用上述樹脂或金屬烷氧化物等的黏合劑來形成塗層。
在透明基材上設置塗層時，關於在透明基材表面上塗布塗液的方法並無特別限定，是能夠對包含紅外線吸收材料分散液的塗液進行均勻塗布的方法即可。例如可以舉出棒式塗布法(bar coating)、凹版塗布法(gravure coating)、噴射塗布法(spray coating)、浸漬塗布法(dip coating)等。
例如，作為黏合劑使用紫外線硬化性樹脂，並以棒式塗布法來塗布塗液的情況下，為了獲得適度的均塗性，使用適當棒編號的線棒(wire bar)，即可獲得目標的塗層厚度及紅外線吸收材料含有量的線棒，在透明基材上塗液體濃度及添加劑經適當調整的塗液，形成塗膜。然後，進行乾燥以去除塗液中包含的溶劑，並照射紫外線使之硬化，由此能夠在透明基材上形成塗層。
在此，塗膜的乾燥條件根據塗液中的各成分、溶劑種類及使用比率而異，通常可以設定為60℃以上140℃以下的溫度、20秒以上10分鐘以下的時間。關於紫外線的照射並無特別限定，例如可以適當使用超高壓水銀燈等的UV曝光機。
此外，可以在塗層形成之前後程序，對透明基材與塗層的密接性、塗布時的塗膜的平滑性、有機溶劑的乾燥性等進行操作。作為該前後程序，例如可以舉出透明基材的表面處理程序、預熱(基板的前加熱) 程序、後熱(基板的後加熱)程序等，可適宜選擇。
關於預熱程序及/或後熱程序的條件並無特別限定，例如優選加熱溫度為80℃以上200℃以下、加熱時間為30秒以上240秒以下。
關於透明基材上配置的塗層的厚度並無特別限定，優選10μm以下，更優選6μm以下。其理由在於，塗層的厚度為10μm以下時，能夠發揮充分的鉛筆硬度，即具有耐磨擦性，加之在塗層的溶劑揮散及黏合劑硬化時，可以抑制透明基材反翹等程序異常的發生。
作為塗層厚度的下限值，從獲得充分的紅外線吸收效果的觀點而言，例如優選為0.5μm以上，更優選為1μm以上。
關於獲得的紅外線吸收透明基材的光學特性，根據JIS R 3106測定的可見光透射率為70%時，根據JIS R 3106測定的太陽能透射率優選為55%%以下。在此，藉由調整紅外線吸收材料分散液中包含的紅外線吸收材料的濃度或塗層膜厚等，能夠容易地將紅外線吸收透明基材的可見光透射率調整為70%。
塗層中包含的每單位投影面積的紅外線吸收材料的含有量根據物質而異，對此並無特別限定，從使紅外線吸收透明基材具備充分的紅外線吸收效果並確保充分的可見光透射率的觀點而言，例如優選為0.01g/m2以上10.0g/m2以下。在此，“塗層中包含的每單位投影面積的紅外線吸收材料的含有量”是指，在紅外線吸收透明基材的塗層中，按光透射的每單位面積(m2)，沿其厚度方向上含有的紅外線吸收材料的質量(g)。
[實施例]
以下，參照實施例進一步具體說明本發明。然而，本發明並 不限定於以下實施例。
在此，首先關於以下實施例、比較例中的評價方法進行說明。
(吸光度)
使用分光光度計(株式會社日立製作所製造式樣：U-4100)、光路長1mm的石英玻璃元件(GLsciences株式會社製造)，測定了吸光度。在300nm~2000nm的波長範圍內進行了測定。
(體積平均粒徑)
根據使用穿透式電子顯微鏡(FEI Company製造TECNAI G2 F20)測定的粒度分布，求出了體積平均粒徑。
以下，關於各實施例、比較例的計算結果、製作條件及評價結果進行說明。
[實施例1]
如以下說明，對一硫化鑭的能帶構造進行了計算、合成及評價。
(能帶構造的算出)
對具有NaCl型構造，並包含作為過渡金屬的La(鑭)及作為該過渡金屬的配位子的S(硫)的一硫化鑭LaS(以下簡稱為LaS)，基於hybrid-functional法實施了第一原理能帶計算。計算出的能帶構造如圖1所示。
其結果確認到，LaS的費米能量位於可局部滿足在X點持最小值的導帶最下部的能帶的位置，因此是一種導電體，並在W點、L點、Γ點、K點的波數方向上具有3.0eV以上，尤其是3.3eV以上的寬能帶間隙。然而，判明在X點的波數方向上，導帶的底部與價帶的上部接近，而具有小於上述能帶間隙的，具體而言大致2.0eV的能帶間隙。另外，算出的電漿 頻率為5.3eV。
根據算出的能帶構造求出狀態密度，分解過渡金屬與配位子所持各電子軌道的貢獻，求出了各軌道在狀態密度中所占的貢獻比率。結果如圖2所示。在該能帶構造中，導帶的底部主要由作為過渡金屬的La的d電子構成，價帶的上部主要由作為配位子的S的P電子構成。即，在導帶下部形成過渡金屬La的d軌道所占有的能帶，在價帶上部形成配位子S的p軌道所占有的能帶。
接下來，根據上述式(B)，求出所獲得的能帶構造中從能量低於費米能量的價帶向能量高於費米能量的導帶的直接遷移，從而算出了理論介電函數的虛部ε2中的勞倫茲項的作用部分ε2 lorentz。並且，利用根據上述第一原理計算獲得的電漿頻率Ωp及緩和常數γ，根據上述式(C)，求出了理論介電函數的虛部ε2中的德汝德項的貢獻部分ε2 drude。然後，對勞倫茲項的作用部分ε2 lorentz及德汝德項的作用部分ε2 drude進行加算，求出了理論介電函數的虛部ε2。理論介電函數如圖3所示。在光子能1.60eV以上3.30eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2的最大值為2.6。另外確認到，在光子能1.90eV以上2.45eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2的最大值為1.3，且不具極大值。
(LaS的合成、評價)
在保持氮氣(N2)氛圍的手套箱(glove box)中，按1：1的莫耳比秤取了三硫化二鑭(La2S3)粉末與單體鑭(La)粉末，並進行了充分混合。接下來，將混合試料封入保持氬(Ar)氛圍的電弧熔融(arc melting)氣室內，進行電弧熔融處理，經過下式表示的反應，獲得了LaS的試料。
La2S3+La → 3LaS
藉由粉末XRD測定，確認了所獲得的試料實質上是LaS單相。
將包含LaS粉末10質量份、作為分散劑的Disperbyk-110(BYK Chemie製造，磷酸聚酯化合物)10質量份、作為液狀介質的有機溶劑甲苯80質量份的混合物，與0.3mm φ的ZrO2珠粒一同封入玻璃製的樣品瓶中。然後，將該樣品瓶設置在塗料振動器中，進行處理直至體積平均粒徑成為27nm，由此獲得了甲苯中分散包含有LaS微粒子的紅外線吸收材料分散液。
使用甲苯稀釋該紅外線吸收材料分散液並進行超音波處理之後，使用分光光度計測定了吸光度。其結果確認到，實施例1的LaS微粒子的紅外線吸收材料分散液，對作為近紅外光區域的820nm具有強吸收，在可見光區域不具吸收峰值。因此可知，LaS是一種具有可見光透明性及近紅外線吸收性的紅外線吸收材料，其作為紅外線吸收材料具有高性能。
使用粒度分布計測定該紅外線吸收材料分散液的平均粒徑的結果，體積平均粒徑為27nm。
[實施例2]
如以下說明，對一硒化釹的能帶構造進行了計算、合成及評價。
(能帶構造的算出)
對具有NaCl型構造，並包含作為過渡金屬的Nd(釹)及作為該過渡金屬的配位子的Se(硒)的一硒化釹NdSe(以下簡稱為NdSe)，與實施例1同樣，實施了基於hybrid-functional法的第一原理能帶計算。獲得的能帶構造如圖4所示。
其結果確認到，NdSe是一種導電體，在W點、L點、Γ點、K點的波數方向上具有3.0eV以上，尤其是3.3eV以上的寬能帶間隙。還確認到，在X點的波數方向上，導帶的底部與價帶的上部接近，而具有小於上述能帶間隙的，具體而言大致1.9eV的能帶間隙。另外，算出電漿頻率為5.4eV。
與實施例1同樣，根據該能帶構造求出狀態密度，並分解了過渡金屬與配位子所持各電子軌道的作用，求出了各軌道在狀態密度中所占的貢獻比率。結果如圖5所示。在該能帶構造中，導帶的底部主要由作為過渡金屬的Nd的d電子構成，價帶的上部主要由作為配位子的Se的p電子構成。即，在導帶下部形成過渡金屬Nd的d軌道所占有的能帶，在價帶上部形成配位子Se的p軌道所占有的能帶。
接下來，與實施例1同樣，求出了理論介電函數的虛部ε2。理論介電函數如圖6所示。在光子能1.60eV以上3.30eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2的最大值為2.4。另外確認到，在光子能1.90eV以上2.45eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2的最大值為1.4，且不具極大值。
(NdSe的合成、評價)
在保持氮氣氛圍的手套箱中，按1：1的莫耳比秤取單體的釹(Nd)粉末與單體的硒(Se)粉末，並充分進行了混合。然後，將混合試料封入保持氬氣氛圍的電弧熔融氣室內，進行了電弧熔融處理，經過下式所表示的反應，獲得了NdSe試料。
Nd+Se → NdSe
經粉末XRD測定，確認了所獲得的試料實質上是NdSe單相。
將包含NdSe粉末10質量份、作為分散劑的AJISPER PB-822(Ajinomoto Fine-Techno製造，具有胺基的高分子分散劑)5質量份、作為液狀介質的有機溶劑甲苯85質量份的混合物，與0.3mm φ的ZrO2珠粒一同封入玻璃製的樣品瓶中。然後，將該樣品瓶設置在塗料振動器中，進行處理直至體積平均粒徑成為35nm，獲得了甲苯中分散含有NdSe微粒子的紅外線吸收材料分散液。
用甲苯稀釋該紅外線吸收材料分散液並進行超音波處理之後，與實施例1同様，使用分光光度計測定了吸光度。其結果確認到，實施例2的NdSe微粒子的紅外線吸收材料分散液對作為近紅外光區域的800nm具有強吸收，在可見光區域不具吸收峰值。因此可知，NdSe是一種具有可見光透明性及近紅外線吸收性的紅外線吸收材料，其作為紅外線吸收材料具有較高性能。
使用粒度分布計測定該紅外線吸收材料分散液的平均粒徑的結果，體積平均粒徑為35nm。
[實施例3]
如以下說明，對六硼化釔鈣的能帶構造進行了計算、合成及評價。
(能帶構造的算出)
對具有CaB6型構造，並包含作為過渡金屬的Y(釔)、作為該過渡金屬的配位子的Se(硒)及並非過渡金屬的金屬元素Ca(鈣)的六硼化釔鈣Y0.5Ca0.5B6(以下簡稱為Y0.5Ca0.5B6)，與實施例1同樣，進行了基於hybrid-functional法的第一原理能帶計算。獲得的能帶構造如圖7所示。
其結果確認到，Y0.5Ca0.5B6是一種導電體，在L點、Γ點的波數方向上具有3.0eV以上，尤其是3.3eV以上的寬能帶間隙。還確認到，在W點的波數方向上，導帶的底部與價帶的上部接近，具有小於上述能帶間隙的，具體而言大致為0.7eV的能帶間隙。在K點的波數方向上也小於上述能帶間隙，具體而言具有1.9eV的能帶間隙。此外還確認到，在X點的波數方向上，導帶的底部與價帶的上部交叉。另外，算出電漿頻率為4.0eV。
與實施例1同様，根據該能帶構造求出狀態密度，並分解了過渡金屬與配位子所持各電子軌道的作用，求出了狀態密度中各軌道所占的貢獻比率。結果如圖8所示。在圖8中，省略了狀態密度中軌道所占作用比率低的軌道。在該能帶構造中，導帶的底部主要由作為過渡金屬的Y的d電子構成，價帶的上部主要由作為配位子的B的p電子及作為過渡元素的Y的d電子混成。即，在導帶下部形成過渡金屬Y的d軌道所占有的能帶，在價帶上部形成配位子B的p軌道及過渡元素Y的d軌道混成占有的能帶。
接下來，與實施例1同様，求出了理論介電函數的虛部ε2。理論介電函數如圖9所示。在光子能1.60eV以上3.30eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2的最大值為3.4。另外確認到，在光子能1.90eV以上2.45eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2的最大值為1.3，且不具極大值。
(Y0.5Ca0.5B6的合成、評價)
按1：2：12：41莫耳比秤取了三氧化釔(Y2O3)粉末、氧化鈣(CaO)粉末、氧化硼(B2O3)粉末及炭素(C)粉末(炭黑粉末)，並進行了充分 混合。接下來，將混合試料放入坩堝中，設置成保持真空氛圍的燒成爐，並使爐內升溫至2000℃進行了1小時熱處理，經過下式所表示的反應，獲得了Y0.5Ca0.5B6試料。
Y2O3+2CaO+12B2O3+41C → 4Y0.5Ca0.5B6+41CO
經粉末XRD測定，確認到所獲得的試料實質上是Y0.5Ca0.5B6單相。
將包含Y0.5Ca0.5B6粉末10質量份、作為分散劑的Disperbyk-2155(BYK Chemie製造，作為與顏料持親和性的官能基具有胺基的高分子分散劑)5質量份、作為液狀介質的有機溶劑甲苯85質量份的混合物，與0.3mm φ的ZrO2珠粒一同封入玻璃製的樣品瓶中。然後，將該樣品瓶設置在塗料振動器中，進行處理直至體積平均粒徑成為39nm，獲得了甲苯中分散含有Y0.5Ca0.5B6微粒子紅外線吸收材料分散液。
用甲苯稀釋該紅外線吸收材料分散液並進行超音波處理之後，與實施例1同様，使用分光光度計測定了吸光度。其結果確認到，實施例3的Y0.5Ca0.5B6微粒子的紅外線吸收材料分散液對作為近紅外光區域900nm具有強吸收，在可見光區域不具吸收峰值。因此可知，Y0.5Ca0.5B6是一種具有可見光透明性及近紅外線吸收性的紅外線吸收材料，其作為紅外線吸收材料具有較高性能。
使用粒度分布計測定該紅外線吸收材料分散液的平均粒徑的結果，體積平均粒徑為39nm。
[比較例1]
如以下說明，對氮化鋁的能帶構造進行了計算、評價。
(能帶構造的算出)
對具有金紅石(Rutile)型構造的氮化鋁AlN(以下簡稱為AlN)，與實施例1同樣，進行了基於hybrid-functional法的第一原理能帶計算。獲得的能帶構造如圖10所示。
從其結果可知，AlN是一種絶縁體，在全波數方向上具有能帶間隙為3.0eV以上，尤其是3.3eV以上的能帶構造。即，在任何波數方向上，能帶間隙均不小於3.3eV，也並不見格外接近到小於3.0eV。另外，算出電漿頻率為0.0eV。
然後，與實施例1同様，根據能帶構造算出了理論介電函數。理論介電函數如圖11所示。在光子能1.60eV以上3.30eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2的最大值為0.02。另外，在光子能1.90eV以上2.45eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2的最大值為0.02。
(AlN的評價)
將包含AlN微粒子10質量份、作為分散劑的Disperbyk-110 10質量份、作為液狀介質的有機溶劑甲苯80質量份的混合物，與0.3mm φ的ZrO2珠粒一同封入玻璃製的樣品瓶中。然後，將該樣品瓶設置在塗料振動器中，進行處理直至體積平均粒徑成為20nm，獲得甲苯中分散含有AlN微粒子的分散液。
用甲苯稀釋該分散液並進行超音波處理之後，與實施例1同様，使用分光光度計測定了吸光度。其結果表明，比較例1的AlN微粒子的分散液對近紫外光區域具有吸收性，但對近紅外光區域完全不具吸收性。
[比較例2]
如以下說明，對二矽化鈦的能帶構造進行了計算、評價。
(能帶構造的算出)
對具有TiSi2型構造的二矽化鈦TiSi2(以下簡稱為TiSi2)，與實施例1同様，進行了基於hybrid-functional法的第一原理能帶計算。然後，與實施例1同様，根據能帶構造算出了介電函數。獲得的能帶構造如圖12所示。
其結果，TiSi2是一種導電體，然而在特定的波數方向未見價帶的上部與導帶的下部交叉或接近。即，在費米能階的上下，價帶與導帶的能帶連接，具有無法明確指出“價帶的上部”與“導帶的下部”的金屬性能帶構造。另外，算出電漿頻率為5.1eV。
然後，與實施例1同樣，根據能帶構造算出了理論介電函數。理論介電函數如圖13所示。在光子能1.60eV以上3.30eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2的最大值為19.2。在光子能1.90eV以上2.45eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2的最大值為18.6。
(TiSi2的評價)
將包含TiSi2微粒子10質量份、作為分散劑的Disperbyk-2155(BYK Chemie製造，作為與顏料持親和性的官能基具有胺基的高分子分散劑)5質量份、作為液狀介質的有機溶劑甲苯85質量份的混合物，與0.3mm φ的ZrO2珠粒一同封入玻璃製的樣品瓶中。然後，將該樣品瓶設置在塗料振動器中，進行處理直至體積平均粒徑成為23nm，獲得了甲苯中分散含有TiSi2微粒子的分散液。
用甲苯稀釋該分散液並進行超音波處理之後，與實施例1同様，使用分光光度計測定了吸光度。其結果表明，比較例2的TiSi2微粒 子的分散液在近紅外光區域具有極弱的吸收性，而在可見光區域具有大的吸收性，對可見光的透明性不夠充分。
(實施例與比較例的結果總結)
根據以上的實施例、比較例的結果確認到，實施例1、2及3的紅外線吸收材料與比較例1、2的材料不同，作為紅外線吸收材料具有較高功能。
可推測其理由在於，實施例1、2及3中使用的材料包含過渡金屬及具有規定元素的過渡金屬的配位子，且具有如下能帶構造、電漿頻率。
首先，在導帶下部形成導帶下部帶，該導帶下部帶是過渡金屬的d軌道所占有的帶或過渡金屬的d軌道與配位子的p軌道混成的帶，在價帶上部形成價帶上部帶，該價帶上部帶是配位子的p軌道所占有的帶，或配位子的p軌道與過渡金屬的d軌道混成的帶。
並且，在作為布里元區的高對稱點的二波數以下的方向上，導帶下部帶與價帶上部帶接近到小於3.0eV，或，在二波數以下的方向上，導帶下部帶與價帶上部帶接近到小於3.0eV且在一波數方向上交叉。另外，在其他波數方向上，具有能帶間隙為3.0eV以上的寬間隙能帶構造，電漿頻率為2.5eV以上10.0eV以下。
尤其是在實施例3中，在一個波數方向(X點)上，導帶下部帶與價帶上部帶交叉，且，在兩個波數方向上，導帶下部帶與價帶上部帶接近到小於3.0eV。這種接近的波數方向的光吸收，因能帶間隙寬度為大於0eV且3.0eV以下，憑直觀預測會認為其構成對於可見光透射性的較大限制要因，而實際上示出了高的透明性。
其理由如圖8所示，導帶的底部主要由作為過渡金屬的Y的d電子構成，價帶的上部主要由作為配位子的B的p電子及作為過渡元素的Y的d電子混成。即，構成價帶上部的混成軌道中，從構成價帶上部的Y的d軌道向構成導帶下部的Y的d軌道的遷移因費米黃金律而受到禁制，因此，實際上僅會產生極為限定的電子躍遷。從而可認為，交叉的波數周邊的電子躍遷非常限定，因此可充分保持材料的可見光透射性。
相對於此，比較例1中使用了能帶間隙在任一個波數方向上均不接近到小於3.0eV，且電漿頻率為0.0eV的物質。其結果，無法發揮局域性表面電漿共振所致的紅外線吸收能。
另外，比較例2中使用的物質，盡管其電漿頻率在2.5eV以上10.0eV以下的範圍內，但在特定的波數方向上價帶的上部與導帶的下部並不交叉或接近，具有價帶與導帶的能帶在費米能階的上下連續地連接的金屬性能帶構造。其結果，在可見光區域具有帶間遷移所致的較大吸收，可見光的透明性大為折損。另外，在近紅外區域也具有大的介電損失，因此無法充分發揮局域性表面電漿共振，作為紅外線吸收材料依然缺乏充分的性能。
以上，關於紅外線吸收材料、紅外線吸收材料分散液、紅外線吸收材料分散體、紅外線吸收材料分散體夾層透明基材、紅外線吸收透明基材，根據實施方式及實施例等進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式及實施例等。在申請專利範圍記載的本發明要旨範圍內，可進行各種變形、變更。
本申請基於2016年4月1日向日本專利廳提交的專利申請 2016-074170號請求優先權，並援用專利申請2016-074170號的全部內容。

Claims (11)

  1. 一種紅外線吸收材料，其包含1種以上的過渡金屬及作為該過渡金屬之配位子從C、N、F、Al、Si、P、S、Cl、Se、Te中選擇的1種以上的元素，在導帶下部形成導帶下部帶，該導帶下部帶是該過渡金屬的d軌道所占有的帶，或是該過渡金屬的d軌道與該配位子的p軌道混成的帶，在價帶上部形成價帶上部帶，該價帶上部帶是該配位子的p軌道所占有的帶，或是該配位子的p軌道與該過渡金屬的d軌道混成的帶，在作為布里元區的高對稱點之二波數以下的方向上，該導帶下部帶與該價帶上部帶接近到小於3.0eV，且，在除了該導帶下部帶與該價帶上部帶接近到小於3.0eV的波數方向之外的其他波數方向上，具有能帶間隙為3.0eV以上的寬間隙能帶構造，電漿頻率為2.5eV以上10.0eV以下。
  2. 一種紅外線吸收材料，其包含1種以上的過渡金屬及作為該過渡金屬的配位子從C、N、F、Al、Si、P、S、Cl、Se、Te中選擇的1種以上的元素，在導帶下部形成導帶下部帶，該導帶下部帶是該過渡金屬的d軌道所占有的帶，或是該過渡金屬的d軌道與該配位子的p軌道混成的帶，在價帶上部形成價帶上部帶，該價帶上部帶是該配位子的p軌道所占有的帶，或是該配位子的p軌道與該過渡金屬的d軌道混成的帶，在作為布里元區的高對稱點之一波數的方向上，該導帶下部帶與該價帶上部帶交叉， 且，在作為布里元區的高對稱點之二波數以下的方向上，該導帶下部帶與該價帶上部帶接近到小於3.0eV，且，在除了該導帶下部帶與該價帶上部帶交叉及接近到小於3.0eV的波數方向之外的其他波數方向上，具有能帶間隙為3.0eV以上的寬間隙能帶構造，電漿頻率為2.5eV以上10.0eV以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之紅外線吸收材料，其中，在光子能為1.60eV以上3.30eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2為5.0以下。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之紅外線吸收材料，其中，在光子能為1.90eV以上2.45eV以下的範圍內，理論介電函數的虛部ε2為1.5以下，且無極大值。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之紅外線吸收材料，其由體積平均粒徑為1nm以上500nm以下的粒子構成。
  6. 一種紅外線吸收材料分散液，其包含申請專利範圍第1至5項中任一項之紅外線吸收材料及液狀介質，該液狀介質包含從水、有機溶劑、油脂、液狀樹脂、液狀塑膠用可塑劑中選擇的1種以上。
  7. 一種紅外線吸收材料分散體，其包含申請專利範圍第1至5項中任一項之紅外線吸收材料及熱可塑性樹脂。
  8. 如申請專利範圍第7項之紅外線吸收材料分散體，其中，該熱可塑性樹脂是從由聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、聚乙烯樹脂、氯乙烯樹脂、烯烴樹脂、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、氟樹脂、乙烯．醋酸乙烯酯共聚體、及聚乙烯縮醛樹脂構成的樹脂群中選擇的1種樹脂，或從該樹脂群中選擇的2種以上的樹脂的混合物，或從該樹脂群中選擇的2種以上的樹脂的共聚體的任一個。
  9. 如申請專利範圍第7或8項之紅外線吸收材料分散體，其中，該紅外線吸收材料分散體具有薄片形狀、板形狀或薄膜形狀。
  10. 一種紅外線吸收材料分散體夾層透明基材，其包括：複數枚透明基材，及申請專利範圍第7至9項中任一項之紅外線吸收材料分散體，該紅外線吸收材料分散體被配置在該複數枚透明基材之間。
  11. 一種紅外線吸收透明基材，其包括：透明基材，及作為塗層被配置在該透明基材的至少一個面上的申請專利範圍第7至9項中任一項之紅外線吸收材料分散體。
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