热光变换元件制造技术

技术编号:18465154 阅读:48 留言:0更新日期:2018-07-18 15:34
将金属或陶瓷或者对它们进行了组合的复合体作为基体(1),在该基体(1)以2μm以下的间距配置有具有凹部(3a)和凸部(3b)的多个凹凸图案,并且基体(1)的表层部(1a)为多孔质。基体(1)具有多个腔。基体(1)为第一金属层(1A)‑电介质层(1B)‑第二金属层(1C)的三层构造体,该第二金属层(1C)构成凸部(3b),第二金属层(1C)间为凹部。在基体(1)的与具有凹凸图案(3)的面相反侧的面设置有吸热构件(7)。

Thermo optical transformation element

A plurality of concave and convex patterns with a concave part (3a) and a convex part (3b) are arranged in the spacing of the matrix (1) below 2 mu m, and the surface part (1a) of the matrix (1) is a porous matrix (1). The matrix (1) has a plurality of cavities. The matrix (1) is the three layer structure of the first metal layer (1A) dielectric layer (1B) second metal layer (1C), and the second metal layer (1C) constitutes a convex part (3b), and the second metal layer (1C) is a concave part. An endothermic member (7) is arranged on the opposite side of the surface of the matrix (1) with a concave convex pattern (3).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热光变换元件
本公开涉及热光变换元件。
技术介绍
在18世纪发生的工业革命以后,各种产业开始发达。在地球上,化石燃料的消耗正在增加。因此,陷入了排出的二氧化碳气体停留在上空而作为温室效应气体发挥作用的状况。在地上,由于用混凝土制造的建筑物、柏油道路,其地上的冷却作用逐渐下降。因此,制冷设备的使用逐渐增加。此外,基于来自混凝土、柏油的放射的红外线被大气、云所吸收,因此不能向地球圈外释放能量。这样,产生了化石燃料的使用量的增加导致温室效应气体的进一步的增加这样的恶性循环(例如,参照非专利文献1)。当前,处于尚未找到用于降低地上以及地上存在的物体的温度的关键性技术的状况。在先技术文献非专利文献非专利文献1:小川雄希,“全球性的地球变暖防止对策”,经济政策研究,2006年3月,第二号,p.229~247
技术实现思路
本公开的热光变换元件将金属或陶瓷或者对它们进行了组合的复合体作为基体,并在该基体以2μm以下的间距配置有具有凹部和凸部的多个凹凸图案。附图说明图1(a)是示意性地示出在基体的表面具有多个腔的第一实施方式的热光变换元件A的立体图。图1(b)是示意性地示出图1(a)所示的热光变换元件A的放射特性的曲线图。图2是示意性地示出第二实施方式的热光变换元件B的立体图,是将热变换为光的部分构成金属层-电介质层-金属层的三层的构造体的情况。图3(a)是示意性地示出第三实施方式的热光变换元件C的立体图,在构成第一实施方式的热光变换元件A的基体的下侧具备吸热构件。图3(b)是示意性地示出第四实施方式的热光变换元件D的立体图,在构成第二实施方式的热光变换元件B的基体的下侧具备吸热构件。图4(a)示出使金属膜介于构成图3(a)所示的第三实施方式的热光变换元件C的基体与吸热构件之间的状态。图4(b)示出使粘接层介于构成图3(b)所示的第四实施方式的热光变换元件D的基体与吸热构件之间的状态。图5(a)是示意性地示出第五实施方式的热光变换元件E的立体图,在第一实施方式的热光变换元件A的下侧具备具有外部连接用的端子的发热构件。图5(b)是示意性地示出第六实施方式的热光变换元件F的立体图,在第二实施方式的热光变换元件B的下侧具备具有外部连接用的端子的发热构件。图6是通过第五实施方式的热光变换元件E得到的放射特性的示意图。图7是在第五实施方式的热光变换元件E中应用了具有间距不同的凹凸图案的基体时得到的放射特性的示意图。具体实施方式图1(a)是示意性地示出在基体的表面具有由凹凸图案形成的多个腔的第一实施方式的热光变换元件A的立体图,图1(b)是示意性地示出图1(a)所示的热光变换元件A的放射特性的曲线图。如图1(a)所示,第一实施方式的热光变换元件A例如构成如下结构,即,在构成六面体的基体1的表层部1a以2μm以下的间距P配置了具有凹部3a和凸部3b的凹凸图案3。即,该热光变换元件A通过在基体1的上表面侧隔开给定间隔形成凹部3a,从而形成有凹凸图案3。此外,在该基体1中,至少包含构成凹部3a的上表面和4个侧面的表层部1a成为多孔质。在该情况下,所谓多孔质,是指气孔率为1%以上的部分。在此,所谓基体1的表层部1a,是指从基体1的表面起以大致固定的厚度形成有气孔率为1%以上的部分的区域。以下,有时将该部分称为多孔质层。另外,多孔质层以外的部分的气孔率为0.8%以下。根据热光变换元件A,在基体1受热时,该热通过凹凸图案3如图1(b)所示那样变换为特定的波长(例如,波长10μm)的光,并指向性良好地向上侧释放。使用图1(b)对该热光变换元件A的效果进行说明。在图1(b)中,横轴表示波长,左侧的纵轴表示辐射能量的变化量,右侧的纵轴表示放射率的变化。图1(b)的虚线所表示的放射光谱(附图标记S)是不限定放射的波长的一般的物体的能量的变化。在热光变换元件A中,因为构成六面体的基体1的上表面构成如上所述的凹凸的构造,所以从一般的物体的放射光谱(附图标记S)变为基于黑体放射的光谱的部分(在此,为附图标记S1)减少了的形状的放射光谱(附图标记S2)。由此,放射的光的波长变成限定性的,在特定的波长的范围示出高的放射率(附图标记Em)。通常,基于从滞留在地上以及地上存在的物体的热产生的放射的红外线大部分会被上空的云、水分所吸收,因此会停留在地上附近。相对于此,若来自物体的放射光谱像图1(b)所示的光谱S2那样变成限定于不被云、水分吸收的特定的波长范围的形状,则能够将地上、地上存在的物体具有的热向地上高处进行散热。在该情况下,基体1由于其表层部1a为多孔质,所以基体1自身难以引起基于对流、传热的散热。由此,能够提高基体1受到的热向光的变换效率。之所以基体1的表层部1a成为多孔质而散热性变低,是因为形成多孔质层的孔的尺寸(开气孔的最大直径(直径))小至10nm以下。此外,这样的微小的孔的大部分(90%以上)以其最大直径的2倍以上且5倍以下的间隔而存在。因此,热难以从构成多孔质层的孔逃逸。可认为许多的孔在基体1的表层部1a中承担绝热层的作用。在该情况下,作为多孔质层的厚度,由于可在表层部1a中提高作为绝热层的功能这样的理由,为5nm以上且30nm以下为佳。另外,虽然在图1(a)中示出了将基体1自身的表层部1a设为多孔质的状态,但是不限于此,也可以是在基体1的表层部1a粘附了由其它构件形成的多孔质的膜的构造。此外,由于能够提高基体1的绝热性这样的理由,基体1的露出的整个面成为多孔质为佳,但是不限于此,例如,也可以是在形成有凹部3a的基体1的上表面侧部分地设置的构造。此外,在热光变换元件A中,通过变更凹凸图案3的间距P、以及凹部3a的深度d中的至少一者,从而能够使辐射能量示出最大值的波长变化。另外,之所以将凹凸图案3中的凹凸图案3的间距设为2μm以下,是因为虽然也取决于释放的光的波长,但是在间距大至其以上的情况下,热向光的变换效率会下降。在此,作为构成热光变换元件A的基体1,优选为从钨、钼、碳化硅、氧化铝、氧化镱以及氧化饵的组中选择的至少一种材料。另外,在基体1的表层部1a粘附多孔质层的情况下,也是使用由同样的材料形成的膜状的多孔质层为佳。也可以使多孔质层包含有机树脂。图2示意性地示出第二实施方式的热光变换元件B的立体图,是将热变换为光的部分构成第一金属层-电介质层-第二金属层的三层的构造体的情况。在该第二实施方式的热光变换元件B中,基体1由第一金属层1A、电介质层1B以及第二金属层1C的三层构造体形成。第二实施方式的热光变换元件B构成在平板状的电介质层1B的上表面配置了多个构成凸部3b的第二金属层1C的构造。在该情况下,第二金属层1C间成为凹部3a,在电介质层1B与第二金属层1C之间形成有凹凸图案3。换言之,凸部3b由第二金属层1C形成,凹部3a的底面由电介质层1B形成。在第二实施方式的热光变换元件B中,在第一金属层1A从下侧受热时,光封闭效应作用于电介质层1B,能够将热变换为光。在该情况下,基体1的表层部1a为多孔质为佳。即,在热光变换元件B中,也由于能够提高基体1的绝热性这样的理由,第一金属层1A、电介质层1B以及第二金属层1C的露出的整个面成为多孔质层为佳。这样,在热光变换元件B的情况下,也示出如图1(b)所示的热光变换特性。图3(a)是示意性地示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热光变换元件,其特征在于,将金属或陶瓷或者对它们进行了组合的复合体作为基体,在该基体以2μm以下的间距配置有具有凹部和凸部的多个凹凸图案,并且所述基体的表层部为多孔质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.26 JP 2015-2099281.一种热光变换元件,其特征在于,将金属或陶瓷或者对它们进行了组合的复合体作为基体,在该基体以2μm以下的间距配置有具有凹部和凸部的多个凹凸图案,并且所述基体的表层部为多孔质。2.根据权利要求1所述的热光变换元件,其特征在于,所述基体具有多个腔。3.根据权利要求1所述的热光变换元件,其特征在于,所述基体为第一金属层-电介质层-第二金属层的三层构造体,该第二金属层构成所...

【专利技术属性】
技术研发人员:秋山雅英
申请(专利权)人:京瓷株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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