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WO2015065134A1 - Multi-layer coating system using voids for heat shielding system and method for manufacturing same - Google Patents

Multi-layer coating system using voids for heat shielding system and method for manufacturing same Download PDF

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Publication number
WO2015065134A1
WO2015065134A1 PCT/KR2014/010438 KR2014010438W WO2015065134A1 WO 2015065134 A1 WO2015065134 A1 WO 2015065134A1 KR 2014010438 W KR2014010438 W KR 2014010438W WO 2015065134 A1 WO2015065134 A1 WO 2015065134A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
spherical
radius
substrate
coating system
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/010438
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
조승래
Original Assignee
조승래
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US14/146,426 external-priority patent/US9372291B2/en
Application filed by 조승래 filed Critical 조승래
Priority to ES14857339T priority Critical patent/ES2818934T3/en
Priority to EP14857339.7A priority patent/EP3067197B1/en
Priority to CN201480060391.4A priority patent/CN105793031B/en
Priority to US15/033,842 priority patent/US9835929B2/en
Publication of WO2015065134A1 publication Critical patent/WO2015065134A1/en

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    • GPHYSICS
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    • G02B5/0247Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element by means of voids or pores
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    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B37/14Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
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    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/10Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing overheating, e.g. heat shields
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2270/00Thermal insulation; Thermal decoupling

Definitions

  • the present invention relates to a multi-layered coating system, and more particularly, to a multi-layer coating system for a heat blocking system using voids and a method of manufacturing the same.
  • thermal barrier technology relates to heat resistant paints.
  • glass microspheres or hollow glass extenders are mixed with conventional paint to reduce direct thermal conductivity, which greatly improves insulation against heat loss.
  • glass microspheres with diameters ranging from approximately 50 microns to 150 microns are mixed with conventional paint, while in other embodiments, glass microspheres with diameters of approximately 100 microns Mixed with conventional paints.
  • US Pat. No. 4,463,90 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures discussed in the present invention.
  • hollow microspheres selected from glass microspheres, ceramic microspheres and organic polymer microspheres with an average particle size of between 0.5 and 150 microns have a direct thermal conductivity. It is mixed with conventional paint to reduce). Further, US Pat. No. 8287998 incorporates infrared reflecting pigment materials in conventional paint mixtures to reduce thermal conductivity associated with radiative heat transfers. Otherwise, U. S. Patent No. 8287998 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures discussed herein.
  • solar reflective roofing granules are disclosed.
  • the sun reflective granules are formed by sintering ceramic particles, which are coated with sun reflecting particles. Otherwise, US Patent 2010/0203336 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures covered herein.
  • roofing granule forming particles are coated with a layer of nanoparticles that reflects near infrared radiation.
  • roofing granules are formed of infrared reflective inert mineral core particles with naturally occurring voids (or defects). . Otherwise, US Patent 2013/0108873 and US Patent 2013/0161578 do not discuss any aspect of the multilayer coating structures referred to herein.
  • US 2008/0035021 a method of making aluminum phosphate hollow microspheres is disclosed. This US patent also shows how to use such particulates to improve insulation against heat loss. Otherwise, US 2008/0035021 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures covered by the present invention.
  • US 2007/0298242 a lens for filtering optical waves is disclosed, and metal nanoparticles having a thin film layer are formed on the lens surface thereof. Otherwise, US Patent 2007/0298242 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures discussed herein.
  • indium tin oxide (ITO) particles are mixed with a film-forming mixture to form a thin film layer that reflects infrared waves. Otherwise, US Patent 2007/0036985 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures represented in the present invention.
  • US 2013/0266800 a method of preparing aluminum doped zinc oxide (AZO) nanocrystals is disclosed. Moreover, this patent discloses a thin film structure that reflects infrared light using AZO nano-particulates. Otherwise, US Patent 2013 / 0266800A1 does not describe any aspect of the multilayer coating structures discussed herein.
  • AZO aluminum doped zinc oxide
  • U.S. Patent No. 7760424 and U.S. Patent No. 8009351 disclose multilayer thin film structures using colloidal particles to reflect infrared electromagnetic waves.
  • the fine particles are arranged regularly while maintaining regular lattice spacing such as photonic crystals.
  • the cavities are irregularly distributed in each layer of the multilayer coating system.
  • U.S. Pat. No. 7,758,240 and U.S. Pat.No. 8009351 rely on Bragg's law to describe infrared reflection, whereas in the present invention, Mie scattering theory is used to describe infrared reflection.
  • prior arts relating to quantum dot technologies include US Pat. No. 8362684, US Pat. No. 8395042, US Pat. No. 2013/0003163, and US Pat. No. 2013/0207073.
  • this prior art is not technically relevant to the present invention, there are similarities and distributions of cavities in each layer of the multilayer coating system.
  • the prior art with respect to the subject matter and the quantum dot technology is basically based on different physics and both should not be considered identical.
  • the invention as set forth in claim 1 is a multilayer coating system comprising a plurality of spherical cavities having a radius a 1 irregularly distributed and separated from each other, and a filler material of refractive index n 1 interposed in the space between the spherical cavities.
  • substrate is further provided under the layer 1 of Claim 1, It is characterized by the above-mentioned.
  • substrate is further provided on the said layer located farthest from the layer 1 of Claim 1, It is characterized by the above-mentioned.
  • the substrate according to claim 1 or 3 comprises one selected from the group consisting of a conductive material, a dielectric material, a semiconductor material and a fabric.
  • the layer i according to claim 1 has a thickness different from that of the layer i-1 (where i is an integer greater than 1).
  • the layer i according to claim 1 has the same thickness as the layer i-1 (where i is an integer greater than 1).
  • each layer according to claim 1 has a thickness in the range of 0.01 micron to 10,000 microns.
  • the filler material according to claim 1 comprises one selected from the group consisting of a polymeric material, a binder, a resin, a dielectric material and a ceramic material. .
  • the refractive index of the filler material according to claim 1 satisfies n i > n i-1 (where i is an integer greater than 1).
  • the radius of the spherical cavities described in claim 1 satisfies a i > a i-1 (where i is an integer greater than 1).
  • a plurality of spherical cavities of radius b are irregularly distributed and separated from each other in all the layers as set forth in claim 1, and b is b> a 1 and b. > a i (where i is an integer greater than 1).
  • a plurality of spherical particles having a radius c 1 which are irregularly distributed and separated from each other in the filler material constituting the layer 1 according to claim 15, are further included in the filler material constituting the layer i.
  • the spherical particles according to claim 16 include one selected from the group consisting of a conductive material, a dielectric material, a semiconductor material, and a ceramic material.
  • the filler material according to claim 1 further includes a plurality of holes therein.
  • the plurality of holes described in claim 18 are a plurality of spherical holes having a radius of a larger size than the spherical cavities.
  • the spherical cavity according to claim 1 has a cavity radius in the range of 0.002 microns to 500 microns.
  • the spherical cavity according to claim 1 is formed of one selected from the group consisting of a hollow dielectric shell, a hollow conductor shell, and a hollow semiconductor shell.
  • the invention as set forth in claim 23, further comprising the steps of: (1) preparing a first solution in which a plurality of spherical cavities of radius a 1 are mixed into a filler material of refractive index n 1 ; (2) comprising a filler material having a refractive index n 1 is interposed in a space between the by treatment of the substrate to the first solution, to a substrate, the irregularly distributed and separated from each other radially a plurality of the spherical joint and a spherical joint of the first Forming a layer 1; (3) preparing an i solution (where i is an integer greater than 1), wherein a plurality of spherical cavities of radius a i are mixed with a filler material of refractive index n i ; And (4) treating the substrate on which the layer i-1 is formed in the i-th solution, thereby providing a space between the plurality of spherical cavities and the spherical cavities of a radius a
  • the treatment of step (2) according to claim 23 includes a method of dipping the substrate in the first solution, a method of spin coating the first solution on the substrate, and a first And a method of spin casting a solution onto a substrate and a method of spraying the first solution onto a substrate.
  • the process of step (4) according to claim 23 is a method of dipping the substrate on which the layer i-1 is formed in the i-th solution.
  • Spin coating on the substrate spin casting the solution i to the substrate on which layer i-1 is formed, and layer i-1 (where i is an integer greater than 1). It is characterized in that it is one selected from the group consisting of spraying (spraying) to the substrate.
  • the present invention can provide a multilayer coating system for a thermal barrier system using cavities and a method of manufacturing the same.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a multilayer coating system according to the invention
  • FIG. 2 shows an embodiment of a multilayer coating system according to the invention, showing a cross section along line AB of FIG. 1;
  • 3 is a square grating for calculating the distance between spherical cavities of a multilayer coating system according to the present invention
  • FIG. 4 shows another embodiment of a multilayer coating system according to the invention, showing a cross-sectional view along line AB of FIG. 1;
  • FIG. 5 shows yet another series of embodiments of a multilayer coating system according to the invention, showing embodiments with a substrate or sealing member;
  • Figure 6 shows another embodiment of a multilayer coating system according to the invention, showing an embodiment with a filler material having a plurality of holes;
  • FIG. 7 shows a modification of a hole formed in the filler material in the embodiment of FIG. 6;
  • FIG. 8 shows another variation of a hole formed in the filler material in the embodiment of FIG. 6;
  • FIG. 9 shows another modification in which the filler material further includes a plurality of spherical particles in the embodiment of FIG. 6;
  • FIG. 10 shows another embodiment of a multilayer coating system according to the invention, showing an embodiment with an electrode as an electromagnetic wavelength filter;
  • FIG. 11 is an illustration of an exemplary action of selectively blocking (or reflecting) electromagnetic radiation at a specific range of wavelengths and transmitting the remainder;
  • 15-17 show a series of embodiments of a method of making a multilayer coating system according to the present invention.
  • the thicknesses, regions, spherical particulates and spherical cavities of layers may be exaggerated for clarity, and like reference numerals refer to like elements throughout the description of the drawings.
  • Exemplary embodiments are described herein with reference to cross-sectional views of ideal embodiments.
  • certain shapes or regions in the exemplary embodiments should not be construed as limited to the specific shapes or regions shown in the exemplary embodiments, and those shapes or regions may not be construed as derivatives due to manufacturing errors. It can be interpreted as being included.
  • the spherical particulates may appear as particles having an ellipsoidal shape that deviates slightly from the ideal sphere in a practical device.
  • An exemplary multilayer coating system 900 includes a first subcoat layer 101, a second subcoat layer 102 located on the first subcoat layer 101, and a third subcoat layer 102 positioned on the second subcoat layer 102. And a fourth subcoat layer 104 positioned on the subcoat layer 103 and the third subcoat layer 103.
  • Exemplary multilayer coating system 900 has four subcoat layers, first subcoat layer 101, second subcoat layer 102, third subcoat layer 103 and fourth subcoat layer 104, for brevity. Although the multilayer coating system according to the present invention does not limit the number of subcoating layers. In an exemplary multilayer coating system 900, it is assumed that electromagnetic radiation is incident from the top to the fourth subcoat layer 104.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment 100 as a diagram showing a cross section of an exemplary multilayer coating system 900 along a line AB.
  • the second subcoat layer 102 has a larger thickness than the first subcoat layer 101
  • the third subcoat layer 103 is larger than the second subcoat layer 102.
  • the fourth subcoat layer 104 has a larger thickness than the third subcoat layer 103.
  • the multilayer coating system according to the present invention does not limit the thickness of each subcoating layer.
  • each of the sub-coating layers may have a thickness that is sequentially increased or may have a thickness that is sequentially decreased.
  • each subcoating layer is not limited by how large it should be, as long as it has a thickness sufficient to contain at least a spherical cavity.
  • Each subcoating layer should have at least the same thickness as the diameter of the spherical cavity it contains.
  • each subcoating layer may have a thickness ranging from 0.01 micron to 10,000 micron.
  • each subcoating layer comprises a plurality of spherical cavities arranged to be irregularly distributed.
  • first spherical cavities 11 irregularly distributed in the first subcoat layer 101, and irregularly in the second subcoat layer 102.
  • second spherical cavities 12 there is a plurality of third spherical cavities 13 distributed irregularly in the third subcoat layer 103, and in the fourth subcoat layer 104.
  • fourth spherical cavities 14 distributed irregularly.
  • the spherical cavities of each subcoating layer do not have an orderly patterned arrangement, such as lattice arrangements of crystal structures and photonic crystals.
  • the reason for having an irregularly distributed arrangement is simple.
  • electromagnetic reflections are determined by the lattice constants according to Bragg's law. Will occur.
  • the infrared portion of the electromagnetic spectrum associated with most thermal energy ranges in wavelength from 0.7 microns to approximately 1,000 microns.
  • Such actions are such that spherical cavities are arranged at regular inter-grid distances, such that they are arranged to reflect only selectively in a completely discontinuous series of wavelengths determined by lattice constants according to Bragg's law. Cannot be achieved.
  • the spherical cavities are irregularly distributed, infrared electromagnetic reflections, even if incomplete, occur over a wide range of wavelengths, which is a desirable property for successful thermal barrier action.
  • each subcoating layer comprises a plurality of spherical cavities arranged to be separated from one another.
  • an arrangement in which a plurality of spherical cavities is separated from each other refers to an arrangement in which a plurality of spherical cavities are not in contact with each other.
  • the plurality of spherical cavities in each subcoating layer is preferably sufficiently separated so that any interaction between the two nearest neighboring spherical cavities can be largely ignored.
  • represents the wavelength of the electromagnetic wave inside the filler material in which the spherical cavities are arranged
  • n is the wavelength of the filler material in which the spherical cavities are arranged.
  • Refractive index is shown. Based on this, the number and weight of spherical cavities per unit volume of each subcoating layer are calculated.
  • a eff (10 ⁇ + 2a) 2 .
  • V eff (10 ⁇ + 2a) It can be expressed as 3 .
  • the V layer represents the volume for one of the first to fourth subcoat layers 101, 102, 103, 104 of the first exemplary embodiment 100
  • g is the gravity constant
  • is the effective mass density of the cavity
  • the total effective mass of the single spherical void defined by ⁇ a 3 or m 4.1888
  • the ideal cavity has no mass because it is hollow.
  • physical cavities can be implemented using structures such as, for example, hollow shells.
  • the radius of the cavity can be called a
  • the closest face-to-face separation distance 10 ⁇ between the closest neighboring spherical cavities shown in FIG. 3 is only an approximation to the distance sufficiently separated such that interactions between the closest neighboring spherical cavities can be ignored. Therefore any separation distances greater than 10 ⁇ are valid analysis here.
  • N p and W p are each in the range of N p ⁇ V layer / (10 ⁇ o / n + 2a) 3 and W p ⁇ 4.1888 ⁇ a 3 gV layer / (10 ⁇ o / n + 2a) 3 , respectively.
  • (N p / V layer ) and (W p / V layer ) are respectively (N p / V layer ) ⁇ 1 / (10 ⁇ o / n + 2a) 3 and (W p / V layer ) ⁇ 4.1888 ⁇ a 3 g / (10 ⁇ o / n + 2a) 3 in the range.
  • the scattering of electromagnetic waves in a mixture of irregularly distributed particulates requires a clear calculation of the scattering solution of a single particulate alignment. And often such scattering solutions are sufficient to account for scattering phenomena in the mixtures.
  • the transmission and reflection of light in a milk bottle or a cloud of cloud can be quantitatively explained by the Mie theory of a single milk particle for a milk bottle or a single raindrop for a cloud of clouds.
  • cases in which irregularly distributed cavities are embedded in a medium such as filler material have been considered.
  • the electromagnetic scattering phenomenon in such systems is related to single particle Mie theory solutions. Details of the physics used in these details can be found in the following references: C. Bohren and D. Huffman, "Absorption and Scattering of Light by Small Particles," John Wiley & Sons, Inc., 1998 ; ISBN 0-471-29340-7
  • the closest face to face separation distance between the nearest neighboring spherical cavities in each subcoating layer of the multilayer coating system of the present invention is not limited to 10 ⁇ , as shown in FIG. 3. If instead another separation distance between the two nearest neighboring cavities, e.g.
  • N p and W p are respectively N p ⁇ V layer / (5 ⁇ o / n + 2a) 3 and W p ⁇ 4.1888 ⁇ a 3 gV layer / (5 ⁇ o / n + 2a) 3 , given by (N p / V layer ) and (W p / V layer ) is given by (N p / V layer ) ⁇ 1 / (5 ⁇ o / n + 2a) 3 and (W p / V layer ) ⁇ 4.1888 ⁇ a 3 g / (5 ⁇ o / n + 2a) 3 , respectively.
  • the separation distance that the two cavities can see as far enough apart to largely ignore any interaction between them depends on the type of cavities involved. For example, if the cavities are charged, a separation distance of 10 ⁇ cannot be sufficient to ignore the interactions between the two cavities. Nevertheless, the choice of 10 ⁇ in FIG. 3 would make most particulate types 'sufficiently separated'.
  • a plurality of cavities of each subcoating layer may be formed in a spherical shape.
  • the plurality of spherical cavities means that the plurality of spherical cavities are spherical.
  • some of the plurality of cavities may be included but not circular, for example, elliptical cavities.
  • the plurality of spherical cavities of each subcoating layer may be formed in various materials.
  • the plurality of spherical cavities of each subcoating layer may be formed from one selected from the group consisting of a hollow dielectric shell, a hollow conductor shell and a hollow semiconductor shell.
  • the spherical cavity can then have a cavity radius in the range of 0.002 microns to 500 microns.
  • the spherical cavity may also be a hollow shell formed separately from the filler material and mixed into the filler material, but furthermore, the spherical cavity may be a spherical cavity formed in the filler material itself.
  • the spherical cavity may be a hollow shell coated with a material selected from the group consisting of dielectric material, conductor material and semiconductor material on the outer or inner surface of the hollow shell.
  • the list of conductive materials for forming spherical cavities in the form of hollow conductor shells includes aluminum, chromium, cobalt, copper, gold, iridium, lithium, molybdenum, nickel, osmium, Palladium, platinum, rhodium, silver, tantalum, titanium, tungsten, vanadium, alloys thereof (e.g. aluminum-copper and steel) and Mixtures thereof are included, but are not limited to these.
  • Spherical cavities may also be formed from hollow multilayer shells, where the shell of each layer may be formed of a dielectric material, conductor material or semiconductor material. Dielectric materials or semiconductor materials with large refractive indices may also be selected as spherical cavities, but it is desirable to select conductive materials.
  • the plurality of spherical cavities of each subcoating layer has a constant radius a.
  • radius a should be seen as referring to the average radius of a plurality of spherical cavities.
  • a 11 is the average radius size for the plurality of first spherical cavities 11
  • a 12 is the average radius size for the plurality of second spherical cavities 12
  • a 13 is the average radius size for the plurality of third spherical cavities 13
  • a 14 is the average radius size for the plurality of fourth spherical cavities 14.
  • the spherical cavities of each subcoating layer may have a different radius from the spherical cavities of the other subcoating layer.
  • the spherical cavities of the first subcoat layer 101 comprise one type of cavities having a radius a 11
  • the spherical cavities of the second subcoat layer 102 have a radius a comprises a single type of joint with a 12
  • a third spherical joint of the sub-coating layer 103 comprise a single type of joint with a radius a 13
  • a spherical joint of the fourth sub-coating layer 104 are the radius a One type of cavities with 14 .
  • each subcoating layer comprises a filler material of refractive index n interposed in a space between a plurality of spherical cavities.
  • the filler material of each subcoating layer may have a different refractive index from that of the other subcoating layer or may have the same refractive index. Even if the filler materials of the sub-coating layer are identical to each other, the refractive indices may be formed differently, and even if the filler materials are different from each other, the refractive indices may be identical.
  • the first subcoat layer 101 comprises a first filler material 51 of refractive index n 51
  • the second subcoat layer 102 has a second filler of refractive index n 52
  • the third subcoat layer 103 comprises a third filler material 53 of refractive index n 53
  • the fourth subcoat layer 104 comprises a fourth filler material 54 of refractive index n 54. It includes.
  • the filler material included in each sub-coating includes dielectric materials, ceramic materials, composite materials (composite mixtures) and polymers. It may be selected from the group consisting of materials. These lists include paints, clays, glues, cements, asphalts, polymers, gelatins, glasses, resins, binders, oxides, and combinations thereof. But not limited to.
  • the list of composite materials includes paints, clays, adhesives, cements, etc.
  • the list of polymeric materials includes agarose, cellulose, epoxy, hydrogel, polyacrylamide, polyacrylate, poly-diacetylene, Polyepoxide, polyether, polyethylene, polyimidazole, polyimide, polymethylacrylate, polymethylmethacrylate, poly Peptides, polyphenylene-vinylene, polyphosphate, polypyrrole, polysaccharides, polystyrene, polysulfone, polythiophene , Polyurethane, polyvinyl, and the like.
  • Filler materials (51, 52, 53, 54) include agarose, cellulose, epoxy, hydrogel, silica gel, water glass (or sodium silicate) sodium silicate), silica glass, siloxane and the like.
  • Various resins include synthetic resins such as acrylic and vegetable resins such as mastic.
  • the list of oxides based on dielectric materials includes aluminum oxide, beryllium oxide, copper (I) oxide, copper (II) oxide, dysprosium oxide ), Hafnium (IV) oxide, lutetium oxide, magnesium oxide, scandium oxide, silicon monoxide, silicon dioxide, tantalum pentoxide ( tantalum pentoxide, tellurium dioxide, titanium dioxide, yttrium oxide, ytterbium oxide, zinc oxide, zirconium dioxide But not limited to.
  • Each subcoat layer has a structure similar to an aerogel structure. Aerogels are synthetic porous materials.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view along line AB of the multilayer coating system 900 of FIG. 1, showing a second exemplary embodiment 300.
  • the size distribution of the spherical cavities in each subcoating layer is the same as the size distribution of the spherical cavities of the other subcoating layer but the filler of each subcoating layer.
  • the material may have a different refractive index than the filler material of the other subcoating layer.
  • the spherical cavities of each subcoating layer have the same size distribution, but since each filler material of each subcoating layer has a different refractive index, each subcoating layer exhibits different characteristics.
  • the first spherical cavities 15 of one radius size are irregularly distributed across the first to fourth subcoat layers 301, 302, 303, 304,
  • the refractive indices for the first to fourth sub-coating layers 301, 302, 303, and 304 satisfy n 61 ⁇ n 62 ⁇ n 63 ⁇ n 64 , and n 61 , n 62 , n 63 and n 64 are each the first To refractive indexes for the fourth filler material 61, 62, 63, 64.
  • the multilayer coating system based on the second exemplary embodiment 300 suffers internal reflections at the interfaces of the subcoating layers due to different refractive indices for the subcoating layers. Such internal reflections inevitably lead to self-heating of the multilayer coating system.
  • the multilayer coating system according to the present invention may further include a substrate or a sealing member.
  • Substrates may be arranged at various locations, such as below or above the subcoating layer arranged at the bottom of the multilayer coating system.
  • the sealing member may also surround the multilayer coating system to seal the multilayer coating system from the outside.
  • the substrate 10 is arranged under the first subcoat layer 401.
  • Substrate 10 may also be arranged over a layer that is furthest from first subcoat layer 401, such as fourth subcoat layer 404, although not explicitly shown in FIG. 5.
  • fourth subcoat layer 404 although not explicitly shown in FIG. 5.
  • the substrate 10 is arranged both below the first subcoat layer 401 and above the fourth subcoat layer 404.
  • the multilayer coating system including the substrate 10 is surrounded by the sealing member 80.
  • This sealing member 80 is arranged to surround the multilayer coating system to seal the multilayer coating system from the outside.
  • the inside of the sealing member 80 may be discharged to the outside to maintain the vacuum in the absence of air.
  • the first to fourth subcoat layers 401, 402, 403, and 404 are provided with the first to fourth filler materials 61, 62, 63, and 64, respectively. Spherical cavities 15 of one size are irregularly distributed and separated from each other across the first to fourth filler materials 61, 62, 63, 64.
  • the multilayer coating system of the present invention can be applied directly to any surfaces. These include surfaces found in houses, household appliances, windows, cars, fabrics, clothing, papers, electronics, ceramic products, and the like.
  • the substrate 10 represents a wall
  • the fourth exemplary embodiment of FIG. 5B is a fabric
  • Substrate 10 represents a fabric
  • the substrate 10 may Indicates.
  • the materials for the substrate 10 may be selected from the group consisting of conductive materials, dielectric materials, ceramic materials, composite materials, semiconductor materials, polymeric materials and fabrics.
  • ceramic materials, composite materials, polymeric materials and fabrics are mentioned as if they are other materials than conductive materials, dielectric materials or semiconductor materials.
  • all materials can be classified into three materials: conductive materials, dielectric materials and semiconductor materials.
  • each of the ceramic materials, composite materials, polymeric materials and fabrics can be classified as conductive materials, dielectric materials or semiconductor materials.
  • the term 'dielectric material' or 'dielectric' is referred to in the description before or after this text, the term is referred to as ceramic materials, composite materials, polymeric materials or fabrics classified as dielectric materials. It will be understood to include all materials having the properties of a dielectric, including these.
  • the term 'conductive material' or 'conductor' is mentioned in the description, the term is a conductor, including ceramic materials, composite materials, polymeric materials or fabrics, which are classified as conductive materials. It will be understood to include all materials.
  • the term 'semiconductor material' or 'semiconductor' is any semiconductor material, including ceramic materials, composite materials, polymeric materials or fabrics classified as semiconductor materials. It will be understood to include them.
  • the list of conductive materials that can be used to form the substrate 10 includes aluminum, chromium, cobalt, copper, gold, iridium, lithium, molybdenum, nickel, osmium, palladium, platinum, rhodium, silver, tantalum, titanium, tungsten, Vanadium, alloys thereof (eg, aluminum-copper and steel) and mixtures thereof, including but not limited to.
  • the list of composite materials that can be used to form the substrate 10 includes concrete, asphalt-concrete, fiber-reinforced polymers, carbon-fibre reinforced plastics, glass-reinforced plastics, reinforced rubbers. Laminated woods, plywood, paper, fiber glass, bricks, and various composite glasses.
  • the list of polymeric materials that can be used to form the substrate 10 includes polyacrylamide, polyacrylate, poly-diacetylene, polyepoxide, polyether ( polyether, polyethylene, polyimidazole, polyimide, polymethylacrylate, polymethylmethacrylate, polypeptide, polyphenylene-vinylene (polyphenylene-vinylene), polyphosphate, polypyrrole, polysaccharide, polystyrene, polysulfone, polythiophene, polyurethane, polyvinyl ) And the like, but are not limited thereto.
  • Substrate 10 also includes other polymeric materials such as agarose, cellulose, epoxy, hydrogel, silica gel, silica glass, siloxane, and the like. Can be formed from them.
  • the list of fabrics that can be used to form the substrate 10 includes animal textiles, plant textiles, mineral textiles, synthetic textiles and combinations thereof. Included.
  • a plurality of holes irregularly distributed in the filler material of the sub-coating layer and separated from each other may be further included.
  • a plurality of holes contained in such a filler material may be provided in every subcoat layer or some subcoat layers forming a multilayer coating system. These plurality of holes may be smaller or larger than the plurality of spherical cavities of the subcoating layer. Furthermore, the plurality of holes may be spherical holes or like amorphous holes like the plurality of spherical cavities.
  • the plurality of holes provided in the filler material may improve the scattering efficiency of the radiation incident on the multilayer coating system or improve the thermal conductivity reduction rate.
  • the sixth embodiment 100 ′ exemplarily shown in FIG. 6 is a modification of the first exemplary embodiment 100, and in the sixth exemplary embodiment 100 ′, the first to fourth subs.
  • the plurality of holes 25 ′ are formed to be smaller in size than the first to fourth spherical cavities 11, 12, 13, 14.
  • the plurality of holes 25 ' may be chemically or naturally generated bubbles when forming the first to fourth filler materials 51', 52 ', 53', 54 '.
  • the first to fourth filler materials 51 ', 52', 53 ', and 54' are formed of polyurethane foam, chemically generated bubbles are present.
  • FIG. 7 shows a variation of the holes 25 ′ within the fourth filler material 54 ′ included in the fourth subcoat layer 104 ′ of the sixth exemplary embodiment 100 ′.
  • a variant is shown in which the plurality of holes 25 ′ in the filler material are larger in size than the fourth spherical cavity 14.
  • the filler material may have a shape such as Swiss cheese.
  • FIG. 8 shows a plurality of holes 25 ′ in the fourth filler material 54 ′ included in the fourth sub-coating layer 104 ′ of the sixth exemplary embodiment 100 ′ and other variations thereof. Is shown.
  • the plurality of holes 25 ′′ inside the fourth filler material 54 ′ have spherical shapes of radius b having a larger size than the fourth spherical cavity 14.
  • Such a large plurality of spherical holes 25 ′′ may be realized, for example, by embedding large hollow spherical shells into the filler material or forming large spherical cavities in the filler material itself.
  • FIG. 9 illustrates another variation of the plurality of holes 25 ′ within the fourth filler material 54 ′ included in the fourth subcoat layer 104 ′ of the sixth exemplary embodiment 100 ′. Is shown.
  • a plurality of holes 25 ′′ of radius b having a larger size than the plurality of fourth spherical cavities 14 of radius a 14 are formed in the fourth filler material 54 ′.
  • the radius c 24 of the fourth spherical particle 24 is smaller than the radius b of the spherical hole and the radius a 14 of the fourth spherical cavity 14. That is, it satisfies b> a 14 > c 24 .
  • the plurality of first spherical cavities having a radius a 11 in the first filler material 51 ' A plurality of holes 25 ′′ of radius b having a larger size than (11) as well as a plurality of first spherical particles 21 of radius c 21 are irregularly distributed and separated from each other, and the second filler material
  • the third filler material (53 ') a plurality of radius b with a larger size than the plurality of third rectangular cavity 13 of the radius 13 to a Holes 25 ′′ are of course irregularly distributed and separated from the plurality of third spherical particles 23 having a radius c 23 .
  • each radius of the first to third spherical particles 21, 22, 23 is the same as the radius of the fourth spherical particle 24, b> a 11 > c 21 , b> a 12 > c 22 and b> satisfies a 13 > c 23 Further, each radius of the first to fourth spherical particles 21, 22, 23, 24 satisfies c 21 ⁇ c 22 ⁇ c 23 ⁇ c 24 with each other.
  • the plurality of holes 25 ′ are shown to be spherical in the first to fourth filler materials 51 ′, 52 ′, 53 ′, and 54 ′. It is not limited to this.
  • the seventh embodiment 500 is a modification of the first exemplary embodiment 100 and shows that the electrodes constituting the activated electromagnetic wavelength filter are provided.
  • the starting point of the reflection area here can be changed by an applied electric field.
  • a second electrode 6 positioned between the 101 and the substrate 10 is provided, and a first voltage is applied to the first electrode 5 and a second voltage is applied to the second electrode 6.
  • the first electrode 5 or the second electrode 6 is limited to the surface located farthest from the first sub-coating layer 101 of the two surfaces of the fourth sub-coating layer 104 or the first electrode 5 and the first electrode 5.
  • the first sub-coating layer 101 and the substrate 10 are not limited to each other and may be arranged at various positions as necessary.
  • the electric field between the first and second electrodes 5, 6 is generated by applying a bias voltage to these electrodes.
  • Semiconductor materials react like dielectric materials in the absence of an electric field. However, when exposed to electric fields, semiconductor materials react like conductive materials. Such a property can be used to effectively control the wavelength at which electromagnetic waves begin to reflect. For example, the value of ⁇ 4 in reference numeral 504 of FIG. 11 to be described later may be changed by adjusting the strength of an electric field exposed to the sub-coating layer corresponding to 504.
  • the first and second electrodes 5, 6 of the seventh exemplary embodiment 500 may be formed of planar conductors that are transparent to the wavelengths of interest.
  • the first electrode 5 should be transparent to the infrared electromagnetic waves of interest.
  • the multilayer coating system shown in the seventh exemplary embodiment 500 is optically transparent, the infrared waves of interest as well as the first and second electrodes 5, 6 are both optically transparent as well. It must pass through.
  • the first electrode 5 or the second electrode 6 or both may be arranged such as a grid or grating structures or an array of holes or squares or the like. It can be patterned into more complex patterns. When the electrodes are patterned into such structures, the infrared wavelengths and visible light of interest can be transmitted through the openings of the patterned electrodes. If the electrodes are patterned with openings, the conductive materials for the electrodes are not limited to optically transparent conductors that transmit infrared wavelengths of interest, but any conductive materials may be used.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the action of transmission and reflection in a physical (real) multilayer coating system 100 and other ideal multilayer coating systems 100.
  • the transmission and reflection actions shown in FIG. 11 are too ideal for a physical multilayer coating system, it provides a concise description of how wavelengths are selectively filtered in a multilayer coating system. It will be shown later that the physical multilayer coating system also exhibits equivalent properties as shown in FIG. 11. With this in mind, the following describes the effects of transmission and reflection in an ideal multilayer coating system.
  • An ideal multilayer coating system has ideal subcoating layers.
  • the ideal multilayer coating system 100 has ideal first to fourth subcoat layers 101, 102, 103, 104.
  • the actions of transmission and reflection in the ideal multilayer coating system 100 are shown in FIG. 11, and reference numeral 501 illustrates the action of transmission and reflection associated with the ideal first subcoat layer 101 and reference numeral 504. Describes similar operations for the ideal fourth subcoat layer 104.
  • the description of the other two actions, although not explicitly indicated in FIG. 11, may be easily associated with the ideal second and third subcoat layers 102, 103.
  • incident electromagnetic waves of wavelength ⁇ are completely transmitted for ⁇ ⁇ 4 , fully reflected for ⁇ 4 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ c , and partially transmitted and partially for ⁇ > ⁇ c. Is reflected.
  • Sub-coating layers with such wavelength filter characteristics are usefully applied to window panes where it is very necessary to reflect thermal or infrared electromagnetic waves and transmit electromagnetic waves of the visible spectrum and wavelengths used in the broadcast communications industry.
  • the width of the reflective area in the subcoat layer is limited.
  • the physical subcoat layer has a very narrow width ⁇ with respect to the reflective region. For this reason, a single subcoating layer is often not enough to block all unwanted wavelengths of the infrared spectrum in thermal barrier applications.
  • the reflective area of the subcoating layer can be varied within the wavelength range by adjusting the diameters of the spherical cavities provided in the subcoating layer. To illustrate this, reference is made to reference numeral 501 in FIG. 11 that illustrates the effects of transmission and reflection in the ideal first subcoat layer 101.
  • the change in the initial point of the reflective region at 501 is a result of the smaller first spherical cavity 11 distributed irregularly inside the first subcoat layer 101.
  • the radii of the first to fourth spherical cavities 11, 12, 13, 14 of the first to fourth subcoat layers 101, 102, 103, 104 are a 11. ⁇ a 12 ⁇ a 13 ⁇ a 14 , and such an arrangement of spherical cavities of an ideal multilayer coating system 100 exhibits the transmissive and reflective actions shown in FIG. 11.
  • the single subcoat layer is not sufficient to reflect all of the unwanted wavelengths due to the ⁇ of the finite width for its reflection area.
  • the first through fourth subcoat layers 101, 102, 103, 104 can be stacked together to form a multilayer coating system having a larger effective width ( ⁇ ) eff for the reflective region.
  • effective width
  • any electromagnetic waves of undesired wavelengths that are not reflected by the fourth subcoat layer 104 are followed by the first to third subcoat layers 101, 102, 103. Eventually it will be reflected.
  • 11 reflected waves in the wavelength range ⁇ 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 4 are not confined inside the multilayer coating system 100 because there are no reflective regions on the travel path for these electromagnetic waves.
  • electromagnetic waves in the wavelength range ⁇ 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 2 are reflected by the first subcoat layer 101.
  • Such reflected electromagnetic waves travel across the second to fourth subcoat layers 102, 103, 104 without internal reflection and finally exit the multilayer coating system 100. Since there is no reflection area on the travel path, internal reflection does not occur. Also for that reason any reflected electromagnetic waves in the wavelength range ⁇ 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 2 will not cause magnetic heating in the multilayer coating system.
  • electromagnetic waves in the wavelength range ⁇ > ⁇ c travel across the subsequent subcoat layers, some are transmitted and some are reflected. Such electromagnetic waves are internally reflected at the interfaces between the subcoats. As a result, these electromagnetic waves cause self heating of the multilayer coating system 100. Fortunately, electromagnetic waves in the wavelength range ⁇ > ⁇ c are not as active as those in the wavelength range ⁇ ⁇ ⁇ 4 . It is negligible that electromagnetic waves in the wavelength range ⁇ > ⁇ c cause heating of the multilayer coating system.
  • the multilayer coating system has been irradiated on top.
  • the topmost portion is the fourth subcoat layer 104 and the bottommost portion is the first subcoat layer 101.
  • the multilayer coating system 100 may also be irradiated at the bottom and many of the transmission and reflection actions of the basic electromagnetic waves in this regard can still be described as shown in FIG. 11. For example, incident electromagnetic waves with wavelengths satisfying 0 ⁇ ⁇ 1 are transmitted completely across the sub-coating layers, while incident electromagnetic waves with wavelengths satisfying ⁇ > ⁇ c are partially transmitted and partially reflected. However, major modifications in the transmission and reflection actions occur when the direction of the incident electromagnetic wave is reversed in FIG. 2.
  • the physical first subcoat layer 104 does not have transmissive and reflective regions so clearly outlined as shown at 504 as opposed to the ideal first subcoat layer 104. However, when the physical subcoating layers are stacked together to form a multilayer coating system, the resulting transmissive and reflective actions exhibit most of the properties described with reference to FIG. 11 for an ideal coating system.
  • ⁇ Q Q bac -Q ext is a difference function
  • Q bac is a backward scattering efficiency factor or back-scattering efficiency factor
  • Q ext is an extinction efficiency factor.
  • Mie theory was used to calculate Q bac and Q ext . 12, it can be easily seen that each ⁇ Q graph has two distinct regions.
  • the first region I exhibits the characteristic that ⁇ Q has a negative value ( ⁇ Q ⁇ 0), while the second region II exhibits the characteristic of ⁇ Q having a positive value ( ⁇ Q> 0).
  • ⁇ Q has a negative value
  • ⁇ Q> 0 the characteristic of ⁇ Q having a positive value
  • the spherical cavity is centered and irradiated from the left.
  • the results in FIGS. 13 and 14 show that the wavelengths of the first region I are strongly scattered (ie transmitted) while the wavelengths of the second region II are scattered forward (ie, transmitted). As well as being scattered back (ie, reflected).
  • the first region I of FIG. 12 may be associated with a wavelength range 0 ⁇ ⁇ 4 at 504, and the second region II of FIG. 12 is a wavelength range at 504. ⁇ 4 ⁇ ⁇ ⁇ c .
  • the ratio of scattered wave intensity I s and incident wave intensity I o approaches 1 for sufficiently large wavelengths.
  • the waves in this region correspond to waves with wavelengths satisfying ⁇ > ⁇ c at 504 in FIG. 10, which are partially transmitted and partially reflected at the same scales.
  • the 15 illustrates an exemplary method of making a multilayer coating system.
  • Small spherical cavities of constant size are mixed in the first container containing the first solution.
  • the second container containing the second solution is mixed with large spherical cavities of constant size larger than the small spherical cavities of the first solution. If the spherical cavities are mixed in a conventional paint, the first solution of the first container and the second solution of the second container may be formed of the conventional paint.
  • the first subcoat layer on the substrate can be formed by dipping an uncoated substrate into a first solution of a first container. Subsequently, the substrate to which the first subcoat layer is applied may be dried or cured before dipping into the second solution of the second container.
  • the second subcoat layer is applied onto the first subcoat layer by dipping the substrate on which the first subcoat layer is formed into the second solution of the second container.
  • a multilayer coating system in which two subcoating layers are sequentially formed on the substrate can be manufactured. This dipping method can form a multilayer coating system on both surfaces of a substrate.
  • the multilayer coating system may be applied by applying a mixture of spherical cavities onto one surface of the substrate by repeating spin coating. Can be formed.
  • a mixture of spherical cavities can be applied to the cylindrical medial side by repeated spin casting to form a multilayer coating system.
  • the first and second solutions as a mixture for each subcoating layer are formed by mixing conventional paint with spherical cavities, but not limited thereto. Does not.
  • Mixtures for each subcoating layer of the multilayer coating system can be prepared by mixing the spherical cavities together in any solutions.
  • These solutions include solvent base coatings, composite mixtures (such as adhesives, clays, etc.), polyurethanes, elastomers, plastics, gelatin, epoxy but also not limited to polymeric materials such as epoxy, acrylic, polymethylmethacrylate (PMMA), as well as some listed resins and binders such as cement. Does not.
  • spherical cavities of one size may be mixed in a liquefied PMMA (polymethylmethacrylate) solution.
  • the second solution in FIG. 15 may also be represented by liquefied PMMA, but spherical cavities of larger diameter sizes are mixed than those mixed in the first solution.
  • the multilayer coating system can be formed on the substrate according to the dipping procedures already described.
  • the mixtures for each subcoating layer of a multilayer coating system may be prepared by mixing spherical cavities into a solution formed of a polymeric material such as polyurethane.
  • the first solution and the second solution of FIG. 15 may be represented as polyurethane solutions, where each solution contains spherical cavities of appropriate diameter sizes.
  • FIG. 16 illustrates another method of manufacturing a multilayer coating system, by way of example.
  • a multilayer coating system can be formed thereon by soaking (or dipping) a fabric net into a first solution and a second solution according to the processes described previously.
  • First prepare a fabric network as shown in FIG. 16A.
  • a woven net is a kind of net made of thread or wire.
  • FIG. 16B one subcoating layer is formed by dipping and coating the fabric net into a first container containing a first solution in which spherical cavities are mixed.
  • the fabric network serves as a skeleton, the sub-coating layer is not easily broken or broken, as well as the structure is flexible. In this way a plurality of sub-coating layers are formed.
  • the plurality of sub-coating layers thus formed may be stacked to form a multilayer coating system.
  • the sub-coating layers may be bonded with a material such as an adhesive or sewn with a thread.
  • a material such as an adhesive or sewn with a thread.
  • a multilayer coating system can be formed on strands of textile fibers. That is, the fabric fiber strands may be formed thereon by soaking (or dipping) the fabric fiber strands into the first and second solutions according to the processes described previously. Threads of such fiber strands coated with a multilayer coating system can be used to make heat resistant clothes. Such multilayer coating systems may also be utilized as insulation in shoes.
  • FIG. 17 illustrates another method of manufacturing a multilayer coating system by way of example.
  • the first solution refers to a material in which a solution and a small cavity are mixed.
  • This first solution can be poured into a mold and then cured to make each subcoating layer of the multilayer coating system.
  • the first solution in the first container may be poured into a mold and dried to form a first subcoat layer.
  • the second solution in the second container can be poured into another mold and dried to form a second subcoating layer.
  • the first subcoating layer and the second subcoating layer thus formed may be pasted with an adhesive to form a multilayer coating system.
  • the first and second solutions of FIG. 17 may be made by mixing variously, and one of them is a method of mixing spherical cavities in an aqueous polyurethane or water based polyurethane.
  • the water-soluble polyurethane has a structure in which a solid polyurethane polymer is emulsified in water, and there is a difference in specific gravity between water and a solid polyurethane polymer depending on the product.
  • the co-particles can contain at least twice the mass of the solid polyurethane polymer. The higher the specific gravity of the cavity, the higher the viscosity of the solution.
  • the solid polyurethane polymer mass can be up to 40 grams and the K1 glass bubble mass can be up to 20 grams.
  • 3M's S60HS glass bubble can be used to weigh 40 grams of solid polyurethane polymer and up to 88 grams of S60HS glass bubble mass. As the amount of glass bubble is added, the viscosity of the solution becomes too high to reach the state of no flow. In order to increase the thermal insulation, glass bubbles should be added as much as possible, but it is necessary to compromise the viscosity of the working solution.
  • the present invention can be used in the field to which the heat shield system and its manufacturing method are applied.

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Abstract

Disclosed are a multi-layer coating system and a method for manufacturing same, the multi-layer coating system comprising: layer 1 which comprises a plurality of spherical voids, which are irregularly distributed, well-separated, and have a radius of a1, and a filler material having a refraction index of n1 which is interposed between the spherical voids; and subsequent layers represented by the following word equation, "layer i which is positioned on top of layer i-1 and comprises a plurality of spherical voids, which are irregularly distributed, well-separated, and have a radius of ai, and a filler material having a refraction index of ni which is interposed between the spherical voids (wherein i is an integer larger than 1)."

Description

공동들을 이용한 열 차단 시스템용 다중층 코팅 시스템 및 그 제조방법Multi-Layer Coating System for Heat Barrier System Using Cavities and Manufacturing Method Thereof
본 발명은 다중층 코팅 시스템(multi-layered coating system)에 관한 것으로서, 특히, 공동들(voids)을 이용한 열 차단 시스템(heat blocking system)용 다중층 코팅 시스템 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-layered coating system, and more particularly, to a multi-layer coating system for a heat blocking system using voids and a method of manufacturing the same.
인류가 만든 에너지의 대부분은 난방과 냉방에 사용된다. 예컨대, 여름에는 흔히 전기 요금의 대부분이 실내 온도를 낮게 유지하기 위해 에어컨을 작동시키는데 사용되는 에너지와 관련이 있는 반면에, 겨울에는 실내를 따뜻하게 유지하기 위해 히터를 작동시키는데 에너지를 사용한다. 난방 및 냉방에 낭비된 에너지의 대부분은 열 손실에 대한 열악한 절연에 기인할 수 있다. 내열(heat resistant) 페인트에 관한 종래 기술에서는, 통상의 페인트가 미립자들 및 공동들과 혼합됨으로써 내열 페인트로 변환되게 된다. 다른 유사한 종래 기술에서는, 콜로이드 입자들(colloidal particles)이 적외선 전자파를 차단하기 위해 창유리나 유리와 같은 기판 상에 적용되는 막-형성 물질과 혼합된다.Most of mankind's energy is used for heating and cooling. For example, in summer, most of the electricity bill is associated with the energy used to operate the air conditioner to keep the room temperature low, while in winter, energy is used to operate the heater to keep the room warm. Most of the energy wasted on heating and cooling can be attributed to poor insulation against heat loss. In the prior art with regard to heat resistant paint, conventional paint is converted into heat resistant paint by mixing with fines and cavities. In other similar prior art, colloidal particles are mixed with a film-forming material applied on a substrate such as window glass or glass to block infrared electromagnetic waves.
열 차단 기술에 관한 종래 기술 중 하나의 범주는 내열 페인트에 관한 것이다. 미국 특허 제4623390호에서는, 직접적인 열 전도도를 줄이기 위해 통상의 페인트에 유리 마이크로스피어들(glass microspheres) 또는 중공 유리 연장제들(hollow glass extenders)이 혼합되는데, 이들은 열 손실에 대한 절연을 크게 개선시킨다. 일 실시례에서는, 대략 50 마이크론(micron)에서 150 마이크론까지의 범위의 직경을 갖는 유리 마이크로스피어들이 통상의 페인트에 혼합되는 반면에, 다른 실시례에서는, 대략 100 마이크론의 직경을 갖는 유리 마이크로스피어들이 통상의 페인트에 혼합된다. 그 외에는 미국 특허 제4623390호는 본 발명에서 논의되는 다중층 코팅 구조들에 관한 어떠한 측면에 대해서도 논의하고 있지 않다.One category of prior art regarding thermal barrier technology relates to heat resistant paints. In US Pat. No. 4,463,90, glass microspheres or hollow glass extenders are mixed with conventional paint to reduce direct thermal conductivity, which greatly improves insulation against heat loss. . In one embodiment, glass microspheres with diameters ranging from approximately 50 microns to 150 microns are mixed with conventional paint, while in other embodiments, glass microspheres with diameters of approximately 100 microns Mixed with conventional paints. Otherwise, US Pat. No. 4,463,90 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures discussed in the present invention.
미국 특허 제8287998호에서는, 평균 입자 크기가 0.5 마이크론과 150 마이크론 사이인 유리 마이크로스피어들, 세라믹 마이크로스피어들 및 유기 폴리머(organic polymer) 마이크로스피어들로부터 선택된 중공의 마이크로스피어들이 직접적인 열 전도도(thermal conductivity)를 줄이기 위해 통상의 페인트에 혼합되어 있다. 나아가, 미국 특허 제8287998호는 복사 열전달(radiative heat transfers)과 관련된 열 전도도를 줄이기 위해 통상의 페인트 혼합물에 적외선 반사 안료 물질들(pigment materials)을 포함시키고 있다. 그 외에는 미국 특허 제8287998호는 본 발명에서 논의되는 다중층 코팅 구조들의 어떠한 측면에 대해서도 논의하고 있지 않다.In US Pat. No. 8287998, hollow microspheres selected from glass microspheres, ceramic microspheres and organic polymer microspheres with an average particle size of between 0.5 and 150 microns have a direct thermal conductivity. It is mixed with conventional paint to reduce). Further, US Pat. No. 8287998 incorporates infrared reflecting pigment materials in conventional paint mixtures to reduce thermal conductivity associated with radiative heat transfers. Otherwise, U. S. Patent No. 8287998 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures discussed herein.
미국 특허 제2010/0203336호에서는, 태양 반사 루핑 과립(solar reflective roofing granule)이 개시되어 있다. 일 실시례에서는, 태양 반사 과립은 세라믹 입자들을 소결(sinter)함으로써 형성되는데, 소결된 세라믹 입자들은 태양 반사 입자들로 코팅되어 있다. 그 외에는 미국 특허 제2010/0203336호는 본 내용에서 커버하는 다중층 코팅 구조들의 어떠한 측면에 대해서도 논의하고 있지 않다.In US 2010/0203336, solar reflective roofing granules are disclosed. In one embodiment, the sun reflective granules are formed by sintering ceramic particles, which are coated with sun reflecting particles. Otherwise, US Patent 2010/0203336 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures covered herein.
미국 특허 제2013/0108873호에서는, 루핑 과립(roofing granule) 형성 입자가 근적외선(near infrared radiation)을 반사하는 나노입자층으로 코팅되어 있다. 유사하게, 미국 특허 제2013/0161578호에서는, 루핑 과립이 자연적으로 발생하는 공동들(voids)(또는 결함들(defects))을 갖는 적외선 반사 불활성 미네랄 코어 입자(inert mineral core particle)로 형성되어 있다. 그 외에는 미국 특허 제2013/0108873호와 미국 특허 제2013/0161578호는 본 내용에서 언급하는 다중층 코팅 구조들의 어떠한 측면에 대해서도 논의하고 있지 않다.In US 2013/0108873, roofing granule forming particles are coated with a layer of nanoparticles that reflects near infrared radiation. Similarly, in US 2013/0161578, roofing granules are formed of infrared reflective inert mineral core particles with naturally occurring voids (or defects). . Otherwise, US Patent 2013/0108873 and US Patent 2013/0161578 do not discuss any aspect of the multilayer coating structures referred to herein.
미국 특허 제2008/0035021호에서는, 알루미늄 인산염 중공 마이크로스피어들을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 미국 특허는 또한 열 손실에 대한 절연을 개선하기 위해 그러한 미립자들을 어떻게 사용할 것인지를 나타내고 있다. 그 외에는 미국 특허 제2008/0035021호는 본 발명에 의해 커버되는 다중층 코팅 구조들의 어떠한 측면에 대해서도 논의하고 있지 않다.In US 2008/0035021, a method of making aluminum phosphate hollow microspheres is disclosed. This US patent also shows how to use such particulates to improve insulation against heat loss. Otherwise, US 2008/0035021 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures covered by the present invention.
미국 특허 제2007/0298242호에서는, 광파(optical waves)를 필터링하기 위한 렌즈가 개시되어 있으며, 그 렌즈 표면에는 박막층을 구비하는 금속 나노미립자들이 형성되어 있는 것이 개시되어 있다. 그 외에는 미국 특허 제2007/0298242호는 본 내용에서 논의된 다중층 코팅 구조들의 어떠한 측면에 대해서도 논의하고 있지 않다.In US 2007/0298242, a lens for filtering optical waves is disclosed, and metal nanoparticles having a thin film layer are formed on the lens surface thereof. Otherwise, US Patent 2007/0298242 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures discussed herein.
미국 특허 제2007/0036985호에서는, 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 미립자들이 적외선파을 반사하는 박막층을 형성하기 위해 막-형성 혼합물과 섞여 있다. 그 외에는 미국 특허 제2007/0036985호는 본 발명에서 나타내고 있는 다중층 코팅 구조들의 어떠한 측면에 대해서도 논의하고 있지 않다.In US 2007/0036985, indium tin oxide (ITO) particles are mixed with a film-forming mixture to form a thin film layer that reflects infrared waves. Otherwise, US Patent 2007/0036985 does not discuss any aspect of the multilayer coating structures represented in the present invention.
미국 특허 제2013/0266800호에서는, 알루미늄 도핑 아연 산화물(aluminum doped zinc oxide, AZO) 나노크리스탈들(nano-crystals)을 준비하는 방법이 개시되어 있다. 더욱이, 이 특허에는 AZO 나노-미립자들을 사용하여 적외선을 반사하는 박막 구조가 개시되어 있다. 그 외에는 미국 특허 제2013/0266800A1호는 본 내용에서 논의된 다중층 코팅 구조들의 어떠한 측면에 대해서도 설명하고 있지 않다.In US 2013/0266800, a method of preparing aluminum doped zinc oxide (AZO) nanocrystals is disclosed. Moreover, this patent discloses a thin film structure that reflects infrared light using AZO nano-particulates. Otherwise, US Patent 2013 / 0266800A1 does not describe any aspect of the multilayer coating structures discussed herein.
미국 특허 제7760424호 및 미국 특허 제8009351호에는 적외선 전자파들을 반사하기 위해 콜로이드 입자들을 사용하는 다중층 박막 구조들이 개시되어 있다. 그러나, 미국 특허 제7760424호와 미국 특허 제8009351호에서는 다중층 구조의 각 층에 있어서 미립자들이 광결정들과 같이 규칙적인 격자간 거리(lattice spacing)를 유지하면서 규칙적으로 배열되어 있는 반면에, 본 발명에 있어서 공동들은 다중층 코팅 시스템의 각 층에 불규칙하게 분포되어 있다. 미국 특허 제7760424호와 미국 특허 제8009351호에서는 적외선 반사를 설명하기 위해 브래그의 법칙(Bragg s law)에 의거하는 반면에, 본 발명에 있어서는 적외선 반사를 설명하기 위해 미이 산란 이론(Mie scattering theory)에 의존한다. 가시광 파장들이 고도로 투과되도록 하기 위해 미국 특허 제7760424호와 미국 특허 제8009351호에서는 a) 미립자들의 굴절률과 미립자들 사이의 공간에 개재되는 필러(filler) 물질의 굴절률은 거의 일치하여야 하는 제한이 있는 반면에, 본 발명에 있어서는 필러 물질과 불규칙하게 분포된 공동들이 거의 동일한 굴절률들을 가질 필요가 없다. 미국 특허 제7760424호와 미국 특허 제8009351호에서는 적외선 반사가 도래파(incoming wave)의 입사각, 광결정들의 일반적인 특성 및 브래그의 법칙의 결과에 크게 의존하게 되는 반면에, 본 발명에 있어서는 적외선 반사가 도래파의 입사각, 광결정들의 일반적인 특성 및 브래그의 법칙의 결과에 크게 의존하지 않는다. 이러한 명백한 차이점들에 의해 미국 특허 제7760424호와 미국 특허 제8009351호로부터 본 발명을 명확하게 구별할 수 있다.U.S. Patent No. 7760424 and U.S. Patent No. 8009351 disclose multilayer thin film structures using colloidal particles to reflect infrared electromagnetic waves. However, in US Pat. No. 7760424 and US Pat. No. 8009351, in each layer of the multilayer structure, the fine particles are arranged regularly while maintaining regular lattice spacing such as photonic crystals. In which the cavities are irregularly distributed in each layer of the multilayer coating system. U.S. Pat. No. 7,758,240 and U.S. Pat.No. 8009351 rely on Bragg's law to describe infrared reflection, whereas in the present invention, Mie scattering theory is used to describe infrared reflection. Depends on In order to ensure that visible wavelengths are highly transmitted, U.S. Pat. No. 7760424 and U.S. Pat.No. 8009351 have a limitation that the refractive index of the particulates and the refractive index of the filler material interposed in the spaces between the particulates should be nearly identical. In the present invention, the filler material and the irregularly distributed cavities need not have almost the same refractive indices. In US Pat. No. 7760424 and US Pat. No. 8009351, the infrared reflection depends largely on the angle of incidence of the incoming wave, the general properties of the photonic crystals, and the result of Bragg's law, whereas in the present invention the infrared reflection has arrived. It does not depend heavily on the angle of incidence of the wave, the general nature of the photonic crystals and the result of Bragg's law. These apparent differences clearly distinguish the present invention from US Pat. No. 7760424 and US Pat. No. 8009351.
참고로, 양자점(quantum dot) 기술들에 관한 종래 기술로 미국 특허 제8362684호, 미국 특허 제8395042호, 미국 특허 제2013/0003163호 및 미국 특허 제2013/0207073호가 있다. 비록 이러한 종래 기술은 기술적으로 본 발명과 관련이 없다고 하더라도, 다중층 코팅 시스템의 각 층에서의 공동들의 분포와 유사점들이 있다. 반면에, 본 내용과 양자점 기술에 관한 위 종래 기술은 기본적으로 다른 물리학에 기초하고 있으며 양자는 동일한 것으로 간주되어서는 않된다.For reference, prior arts relating to quantum dot technologies include US Pat. No. 8362684, US Pat. No. 8395042, US Pat. No. 2013/0003163, and US Pat. No. 2013/0207073. Although this prior art is not technically relevant to the present invention, there are similarities and distributions of cavities in each layer of the multilayer coating system. On the other hand, the prior art with respect to the subject matter and the quantum dot technology is basically based on different physics and both should not be considered identical.
본 발명은 공동들을 이용한 열 차단 시스템용 다중층 코팅 시스템 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a multilayer coating system for a thermal barrier system using cavities and a method of manufacturing the same.
청구항 1에 기재된 발명은, 다중층 코팅 시스템으로서, 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 a1의 복수의 구형 공동들과, 구형 공동들 사이의 공간에 개재된 굴절률 n1의 필러 물질을 포함하는 층 1; 및 다음 단어 방정식으로 표현되는 그 다음 층들, "층 i-1 상에 위치하며, 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 ai의 복수의 구형 공동들과, 상기 구형 공동들 사이의 공간에 개재된 굴절률 ni의 필러 물질을 포함하는 층 i(여기서 i는 1보다 큰 정수)"을 구비한다.The invention as set forth in claim 1 is a multilayer coating system comprising a plurality of spherical cavities having a radius a 1 irregularly distributed and separated from each other, and a filler material of refractive index n 1 interposed in the space between the spherical cavities. One; And the next layers represented by the following word equation: "a plurality of spherical cavities of radius a i located on layer i-1, irregularly distributed and separated from each other, and a refractive index intervening in the space between the spherical cavities layer i comprising a filler material of n i , where i is an integer greater than one.
청구항 2에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 층 1 아래에 기판이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In invention of Claim 2, the board | substrate is further provided under the layer 1 of Claim 1, It is characterized by the above-mentioned.
청구항 3에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 층 1로부터 가장 멀리 위치한 상기 층 상에 기판이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In invention of Claim 3, the board | substrate is further provided on the said layer located farthest from the layer 1 of Claim 1, It is characterized by the above-mentioned.
청구항 4에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 기판이 도전성 물질, 유전체 물질, 반도체 물질 및 직물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 4, the substrate according to claim 1 or 3 comprises one selected from the group consisting of a conductive material, a dielectric material, a semiconductor material and a fabric.
청구항 5에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1 내지 청구항 3 중 하나의 청구항에 기재된 다중층 코팅 시스템을 외부로부터 밀봉시키는 밀봉부재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In the invention as set forth in claim 5, further comprising a sealing member for sealing the multilayer coating system according to any one of claims 1 to 3 from the outside.
청구항 6에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 5에 기재된 밀봉부재의 내부에 실질적으로 공기가 존재하지 않는 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 6, there is substantially no air inside the sealing member according to claim 5.
청구항 7에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 층 i가 층 i-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)과 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 7, the layer i according to claim 1 has a thickness different from that of the layer i-1 (where i is an integer greater than 1).
청구항 8에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 층 i가 층 i-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)과 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 8, the layer i according to claim 1 has the same thickness as the layer i-1 (where i is an integer greater than 1).
청구항 9에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 각 층이 0.01 마이크론에서 10,000 마이크론까지의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 9, each layer according to claim 1 has a thickness in the range of 0.01 micron to 10,000 microns.
청구항 10에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 필러 물질이 고분자 물질(polymeric material), 바인더(binder), 수지(resin), 유전체 물질 및 세라믹 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 10, the filler material according to claim 1 comprises one selected from the group consisting of a polymeric material, a binder, a resin, a dielectric material and a ceramic material. .
청구항 11에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 필러 물질의 굴절률이 ni = ni-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 11, the refractive index of the filler material according to claim 1 satisfies n i = n i-1 (where i is an integer greater than 1).
청구항 12에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 필러 물질의 굴절률이 ni > ni-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 12, the refractive index of the filler material according to claim 1 satisfies n i > n i-1 (where i is an integer greater than 1).
청구항 13에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 구형 공동들의 반경이 ai > ai-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 것을 특징으로 한다.In the invention described in claim 13, the radius of the spherical cavities described in claim 1 satisfies a i > a i-1 (where i is an integer greater than 1).
청구항 14에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 구형 공동들의 반경과 필러 물질의 굴절률이 ai = ai-1 및 ni > ni-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 것을 특징으로 한다.In the invention as claimed in claim 14, the radius of the spherical cavities as described in claim 1 and the refractive index of the filler material satisfy a i = a i-1 and n i > n i-1 (where i is an integer greater than 1). It features.
청구항 15에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 모든 층에 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 b의 복수의 구형 공동들이 더 포함되고, b는 b > a1 및 b > ai (여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 것을 특징으로 한다.In the invention as set forth in claim 15, a plurality of spherical cavities of radius b are irregularly distributed and separated from each other in all the layers as set forth in claim 1, and b is b> a 1 and b. > a i (where i is an integer greater than 1).
청구항 16에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 15에 기재된 층 1를 이루고 있는 필러 물질에 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 c1의 복수의 구형 입자들이 더 포함되고, 층 i를 이루고 있는 필러 물질에 불규칙하게 분포되고 서로 분리되며 반경 ci의 복수의 구형 입자들이 더 포함되며, c1는 b > a1 > c1을 충족하며, ci는 b > ai > ci 및 ci > ci-1 (여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 것을 특징으로 한다.In the invention as set forth in claim 16, a plurality of spherical particles having a radius c 1 , which are irregularly distributed and separated from each other in the filler material constituting the layer 1 according to claim 15, are further included in the filler material constituting the layer i. Distributed and separated from each other, further comprising a plurality of spherical particles of radius c i , c 1 satisfies b> a 1 > c 1 , c i b> a i > c i and c i > c i-1 (Where i is an integer greater than 1).
청구항 17에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 16에 기재된 구형 입자가 도전성 물질, 유전체 물질, 반도체 물질 및 세라믹 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.In the invention described in claim 17, the spherical particles according to claim 16 include one selected from the group consisting of a conductive material, a dielectric material, a semiconductor material, and a ceramic material.
청구항 18에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 필러 물질이 그 내부에 복수의 구멍들을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In the invention described in claim 18, the filler material according to claim 1 further includes a plurality of holes therein.
청구항 19에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 18에 기재된 복수의 구멍들이 구형 공동들보다 더 큰 크기의 반경을 갖는 복수의 구형 구멍들인 것을 특징으로 한다.In the invention described in claim 19, the plurality of holes described in claim 18 are a plurality of spherical holes having a radius of a larger size than the spherical cavities.
청구항 20에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 구형 공동이 0.002 마이크론에서 500 마이크론까지의 범위의 캐비티(cavity) 반경을 갖는 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 20, the spherical cavity according to claim 1 has a cavity radius in the range of 0.002 microns to 500 microns.
청구항 21에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 구형 공동이 중공의(hollow) 유전체 쉘(shell), 중공의 도전체 쉘 및 중공의 반도체 쉘로 이루어진 군으로부터 선택된 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the invention described in claim 21, the spherical cavity according to claim 1 is formed of one selected from the group consisting of a hollow dielectric shell, a hollow conductor shell, and a hollow semiconductor shell.
청구항 22에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 1에 기재된 기판으로부터 가장 멀리 위치한 층의 두 개의 면들 중 더 먼 것에 인접하여 위치한 제1 전극; 층 1과 기판 사이에 위치한 제2 전극; 제1 전극에 인가된 제1 전압; 및 제1 전압과 다르며 제2 전극에 인가된 제2 전압을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.The invention as set forth in claim 22, further comprising: a first electrode positioned adjacent to a further one of two faces of the layer furthest from the substrate according to claim 1; A second electrode located between the layer 1 and the substrate; A first voltage applied to the first electrode; And a second voltage different from the first voltage and applied to the second electrode.
청구항 23에 기재된 발명은, 다중층 코팅 시스템의 제조방법으로서, (1) 반경 a1의 복수의 구형 공동들을 굴절률 n1의 필러 물질에 혼합한 제1 용액을 준비하는 단계; (2) 제1 용액에 기판을 처리함으로써, 기판 상에, 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 a1의 복수의 구형 공동들과 구형 공동들 사이의 공간에 개재된 굴절률 n1의 필러 물질을 포함하는 층 1을 형성하는 단계; (3) 반경 ai의 복수의 구형 공동들을 굴절률 ni의 필러 물질에 혼합한 제i 용액(여기서 i는 1보다 큰 정수)을 준비하는 단계; 및 (4) 제i 용액에 층 i-1이 형성된 기판을 처리함으로써, 층 i-1 상에, 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 ai의 복수의 구형 공동들과 구형 공동들 사이의 공간에 개재된 굴절률 ni의 필러 물질을 포함하는 층 i(여기서 i는 1보다 큰 정수)를 형성하는 단계를 포함한다.The invention as set forth in claim 23, further comprising the steps of: (1) preparing a first solution in which a plurality of spherical cavities of radius a 1 are mixed into a filler material of refractive index n 1 ; (2) comprising a filler material having a refractive index n 1 is interposed in a space between the by treatment of the substrate to the first solution, to a substrate, the irregularly distributed and separated from each other radially a plurality of the spherical joint and a spherical joint of the first Forming a layer 1; (3) preparing an i solution (where i is an integer greater than 1), wherein a plurality of spherical cavities of radius a i are mixed with a filler material of refractive index n i ; And (4) treating the substrate on which the layer i-1 is formed in the i-th solution, thereby providing a space between the plurality of spherical cavities and the spherical cavities of a radius a i that are irregularly distributed and separated from each other on the layer i-1. Forming a layer i comprising a filler material of intervening refractive index n i , where i is an integer greater than one.
청구항 24에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 23에 기재된 (2) 단계의 처리가, 제1 용액에 기판을 디핑하는(dipping) 방법, 제1 용액을 기판에 스핀 코팅하는(spin coating) 방법, 제1 용액을 기판에 스핀 캐스팅하는(spin casting) 방법 및 제1 용액을 기판에 스프레이하는(spraying) 방법으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 24, the treatment of step (2) according to claim 23 includes a method of dipping the substrate in the first solution, a method of spin coating the first solution on the substrate, and a first And a method of spin casting a solution onto a substrate and a method of spraying the first solution onto a substrate.
청구항 25에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 23에 기재된 (4) 단계의 처리가, 제i 용액에 층 i-1이 형성된 기판을 디핑하는(dipping) 방법, 제i 용액을 층 i-1이 형성된 기판에 스핀 코팅하는(spin coating) 방법, 제i 용액을 층 i-1이 형성된 기판에 스핀 캐스팅하는(spin casting) 방법 및 제i 용액을 층 i-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)이 형성된 기판에 스프레이하는(spraying) 방법으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 25, the process of step (4) according to claim 23 is a method of dipping the substrate on which the layer i-1 is formed in the i-th solution. Spin coating on the substrate, spin casting the solution i to the substrate on which layer i-1 is formed, and layer i-1 (where i is an integer greater than 1). It is characterized in that it is one selected from the group consisting of spraying (spraying) to the substrate.
본 발명은 공동들을 이용한 열 차단 시스템용 다중층 코팅 시스템 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a multilayer coating system for a thermal barrier system using cavities and a method of manufacturing the same.
본 발명을 더욱 완전하게 이해하기 위해서, 다음 설명과 첨부 도면들에 도면 부호가 부가되어 있으며, 첨부 도면들에서,In order to more fully understand the present invention, reference numerals are added to the following description and the accompanying drawings, in the accompanying drawings, in which:
도 1은 본 발명에 따른 다중층 코팅 시스템의 개략적인 도면을 나타내고;1 shows a schematic view of a multilayer coating system according to the invention;
도 2는 본 발명에 따른 다중층 코팅 시스템의 실시례를 나타내는 것으로서, 도 1의 AB선에 따른 횡단면도를 나타내며;2 shows an embodiment of a multilayer coating system according to the invention, showing a cross section along line AB of FIG. 1;
도 3은 본 발명에 따른 다중층 코팅 시스템의 구형 공동들 사이의 거리를 계산하기 위한 정방형 격자이고;3 is a square grating for calculating the distance between spherical cavities of a multilayer coating system according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 다중층 코팅 시스템의 다른 실시례를 나타내는 것으로서, 도 1의 AB선에 따른 횡단면도를 나타내고;4 shows another embodiment of a multilayer coating system according to the invention, showing a cross-sectional view along line AB of FIG. 1;
도 5는 본 발명에 따른 다중층 코팅 시스템의 또다른 일련의 실시례들을 나타내는 것으로서, 기판 또는 밀봉부재를 구비한 실시례들을 나타내고;5 shows yet another series of embodiments of a multilayer coating system according to the invention, showing embodiments with a substrate or sealing member;
도 6은 본 발명에 따른 다중층 코팅 시스템의 또다른 실시례를 나타내는 것으로서, 복수의 구멍들을 갖는 필러 물질을 구비한 실시례를 나타내고;Figure 6 shows another embodiment of a multilayer coating system according to the invention, showing an embodiment with a filler material having a plurality of holes;
도 7은 도 6의 실시례에서 필러 물질에 형성된 구멍의 변형례를 나타내고;FIG. 7 shows a modification of a hole formed in the filler material in the embodiment of FIG. 6;
도 8은 도 6의 실시례에서 필러 물질에 형성된 구멍의 다른 변형례를 나타내고;8 shows another variation of a hole formed in the filler material in the embodiment of FIG. 6;
도 9는 도 6의 실시례에서 필러 물질에 복수의 구형 입자들이 더 구비된 또다른 변형례를 나타내고;FIG. 9 shows another modification in which the filler material further includes a plurality of spherical particles in the embodiment of FIG. 6;
도 10은 본 발명에 따른 다중층 코팅 시스템의 또다른 실시례를 나타내는 것으로서, 전자기 파장 필터로서 전극을 구비한 실시례를 나타내고;10 shows another embodiment of a multilayer coating system according to the invention, showing an embodiment with an electrode as an electromagnetic wavelength filter;
도 11은 특정한 범위의 파장들에서 전자기 방사선을 선택적으로 차단(또는 반사)하고 나머지는 투과시키는 예시적인 작용을 나타내는 도면이고;FIG. 11 is an illustration of an exemplary action of selectively blocking (or reflecting) electromagnetic radiation at a specific range of wavelengths and transmitting the remainder;
도 12는 ΔQ = Qbac - Qext 대 파장의 그래프로서, 굴절률 n = 1.4962를 갖는 매질(필러 물질)에 매립된 구형 공동이 전자기 방사선으로 조사되는 것을 나타내고;FIG. 12 is a graph of ΔQ = Q bac -Q ext versus wavelength, showing that a spherical cavity embedded in a medium (filler material) with refractive index n = 1.4962 is irradiated with electromagnetic radiation;
도 13은 도 12의 경우에 상응하는 산란된 방사선의 극 좌표 모습을 나타내는 것으로서, 굴절률 n = 1.4962를 갖는 매질(필러 물질)에 매립된 반경 a = 200 nm의 구형 공동이 왼쪽으로부터 조사되는 것을 나타내고;FIG. 13 shows the polar coordinates of the scattered radiation corresponding to the case of FIG. 12, showing that a spherical cavity of radius a = 200 nm embedded in a medium (filler material) with a refractive index n = 1.4962 is irradiated from the left ;
도 14는 도 12의 경우에 상응하는 산란된 방사선의 극 좌표 모습을 나타내는 것으로서, 굴절률 n = 1.4962를 갖는 매질(필러 물질)에 매립된 반경 a = 200 nm의 구형 공동이 왼쪽으로부터 조사되는 것을 나타내고;FIG. 14 shows the polar coordinates of the scattered radiation corresponding to the case of FIG. 12, showing that a spherical cavity of radius a = 200 nm embedded in a medium (filler material) with refractive index n = 1.4962 is irradiated from the left ;
도 15 내지 도 17은 본 발명에 따른 다중층 코팅 시스템을 제조하는 방법에 관한 일련의 실시례들을 나타낸다.15-17 show a series of embodiments of a method of making a multilayer coating system according to the present invention.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 이해할 수 있도록 첨부 도면들을 참조하여 다양한 예시적인 실시례들을 상세하게 설명한다. 예시적인 실시례들은 여기서 개시되는 특정한 형태들로 한정하고자 의도한 것은 아니며, 이러한 예시적인 실시례들은 본 내용의 여러 측면들을 설명하기 위해 도면들을 참조하여 제공된 것에 불과하다. 예시적인 실시례들은 본 발명의 범위 내에 속하는 모든 수정들, 균등물들 및 대안들을 포함한다.DETAILED DESCRIPTION Various exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so as to understand the specific details for carrying out the invention. The example embodiments are not intended to be limited to the particular forms disclosed herein, and these example embodiments are provided only with reference to the drawings to illustrate various aspects of the present disclosure. Exemplary embodiments include all modifications, equivalents, and alternatives falling within the scope of the present invention.
도면들에 있어서, 층들의 두께들, 영역들, 구형 미립자들과 구형 공동들의 크기들은 명확성을 위해 과장될 수 있으며, 도면들의 설명 전체에 있어서 유사한 도면 부호들은 유사한 요소들을 언급한다. 여기서 예시적인 실시례들은 이상적인 실시례들의 횡단면도를 참조하여 설명된다. 따라서 예시적인 실시례들에서 특정한 형상들이나 영역들은 그 예시적인 실시례들에 나타나 있는 특정한 형상들이나 영역들에 한정되는 것으로 해석되어서는 않되며, 그러한 형상들이나 영역들은 제조상의 오차들에 기인한 파생물들을 포함하는 것으로 해석할 수 있다. 예컨대, 예시적인 실시례에서 구형 미립자는 실제 장치에서는 이상적인 구로부터 약간 벗어나는 타원체 형상을 갖는 미립자로 나타날 수 있다.In the drawings, the thicknesses, regions, spherical particulates and spherical cavities of layers may be exaggerated for clarity, and like reference numerals refer to like elements throughout the description of the drawings. Exemplary embodiments are described herein with reference to cross-sectional views of ideal embodiments. Thus, certain shapes or regions in the exemplary embodiments should not be construed as limited to the specific shapes or regions shown in the exemplary embodiments, and those shapes or regions may not be construed as derivatives due to manufacturing errors. It can be interpreted as being included. For example, in an exemplary embodiment, the spherical particulates may appear as particles having an ellipsoidal shape that deviates slightly from the ideal sphere in a practical device.
설명 전체에 있어서,'제1 서브코팅층', '제2 서브코팅층', '제3 서브코팅층', '제4 서브코팅층' 등과 같은 용어들은 예시적인 실시례들에서 특정한 층들을 언급하기 위해 사용된다. '층 1', '층 2', '층 3', '층 4' 등과 같은 용어들이 더 적절할 때마다 이 용어들을 '제1 서브코팅층' 등과 같은 용어들을 대신해서 사용될 것이다.Throughout the description, terms such as 'first subcoat layer', 'second subcoat layer', 'third subcoat layer', 'fourth subcoat layer' and the like are used to refer to specific layers in the exemplary embodiments. . Whenever terms such as 'layer 1', 'layer 2', 'layer 3', 'layer 4' and the like are more appropriate, these terms will be used in place of terms such as 'first sub-coating layer'.
예시적인 실시례들을 더욱 특정해서 설명하기 위해, 다양한 측면들이 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 설명되는 예시적인 실시례들에 한정되지 않는다.To more particularly describe exemplary embodiments, various aspects will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the invention is not limited to the exemplary embodiments described.
도 1은 본 발명에 관한 예시적인 다중층 코팅 시스템(900)의 개요를 나타내는 도면이다. 예시적인 다중층 코팅 시스템(900)은 제1 서브코팅층(101), 제1 서브코팅층(101) 상에 위치하는 제2 서브코팅층(102), 제2 서브코팅층(102) 상에 위치하는 제3 서브코팅층(103) 및 제3 서브코팅층(103) 상에 위치하는 제4 서브코팅층(104)을 구비한다. 예시적인 다중층 코팅 시스템(900)은 간결함을 위해 네 개의 서브코팅층들인, 제1 서브코팅층(101), 제2 서브코팅층(102), 제3 서브코팅층(103) 및 제4 서브코팅층(104)을 나타내고 있지만, 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템은 서브코팅층의 수를 제한하지 않는다. 예시적인 다중층 코팅 시스템(900)에는 그 상부로부터 제4 서브코팅층(104)으로 전자기파 방사선이 입사하는 것을 가정한다.1 is a diagram illustrating an overview of an exemplary multilayer coating system 900 in accordance with the present invention. An exemplary multilayer coating system 900 includes a first subcoat layer 101, a second subcoat layer 102 located on the first subcoat layer 101, and a third subcoat layer 102 positioned on the second subcoat layer 102. And a fourth subcoat layer 104 positioned on the subcoat layer 103 and the third subcoat layer 103. Exemplary multilayer coating system 900 has four subcoat layers, first subcoat layer 101, second subcoat layer 102, third subcoat layer 103 and fourth subcoat layer 104, for brevity. Although the multilayer coating system according to the present invention does not limit the number of subcoating layers. In an exemplary multilayer coating system 900, it is assumed that electromagnetic radiation is incident from the top to the fourth subcoat layer 104.
도 2는 예시적인 다중층 코팅 시스템(900)을 AB선을 따라 절단할 때에 그 단면을 나타내는 도면으로서 예시적인 제1 실시례(100)를 나타낸다. 예시적인 제1 실시례(100)에 있어서는, 제1 서브코팅층(101)보다 제2 서브코팅층(102)이 더 큰 두께를 갖고, 제2 서브코팅층(102)보다 제3 서브코팅층(103)이 더 큰 두께를 가지며, 제3 서브코팅층(103)보다 제4 서브코팅층(104)이 더 큰 두께를 갖는다. 그러나 예시적인 제1 실시례(100)를 포함하여 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에서는 각 서브코팅층의 두께를 제한하지 않는다. 예컨대, 서브코팅층들은 각각 순차적으로 커지는 두께를 갖거나 순차적으로 작아지는 두께를 가질 수 있음은 모두 동일한 두께를 가질 수도 있다. 일반적으로 각 서브코팅층은 최소한 구형 공동을 함유하기에 충분한 두께를 갖기만 하면 그 두께를 얼마나 크게 해야 하는지에 제한을 받지 않는다. 각 서브코팅층은 최소한 그것이 함유하는 구형 공동의 직경과 동일한 두께를 갖고 있으면 된다. 예컨대, 각 서브코팅층은 0.01 마이크론에서 10,000 마이크론까지의 범위의 두께를 가질 수 있다.FIG. 2 shows a first exemplary embodiment 100 as a diagram showing a cross section of an exemplary multilayer coating system 900 along a line AB. In the first exemplary embodiment 100, the second subcoat layer 102 has a larger thickness than the first subcoat layer 101, and the third subcoat layer 103 is larger than the second subcoat layer 102. The fourth subcoat layer 104 has a larger thickness than the third subcoat layer 103. However, the multilayer coating system according to the present invention, including the first exemplary embodiment 100, does not limit the thickness of each subcoating layer. For example, each of the sub-coating layers may have a thickness that is sequentially increased or may have a thickness that is sequentially decreased. In general, each subcoating layer is not limited by how large it should be, as long as it has a thickness sufficient to contain at least a spherical cavity. Each subcoating layer should have at least the same thickness as the diameter of the spherical cavity it contains. For example, each subcoating layer may have a thickness ranging from 0.01 micron to 10,000 micron.
예시적인 제1 실시례(100)를 포함하여 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서는, 각 서브코팅층은 불규칙하게 분포하도록 배열된 복수의 구형 공동들을 포함한다. 예컨대, 예시적인 제1 실시례(100)에 있어서는, 제1 서브코팅층(101)에 불규칙하게 분포된 복수의 제1 구형 공동들(11)이 존재하고, 제2 서브코팅층(102)에 불규칙하게 분포된 복수의 제2 구형 공동들(12)이 존재하며, 제3 서브코팅층(103)에 불규칙하게 분포된 복수의 제3 구형 공동들(13)이 존재하고, 제4 서브코팅층(104)에 불규칙하게 분포된 복수의 제4 구형 공동들(14)이 존재한다. In the multilayer coating system of the present invention, including the first exemplary embodiment 100, each subcoating layer comprises a plurality of spherical cavities arranged to be irregularly distributed. For example, in the first exemplary embodiment 100, there are a plurality of first spherical cavities 11 irregularly distributed in the first subcoat layer 101, and irregularly in the second subcoat layer 102. There are a plurality of distributed second spherical cavities 12, there is a plurality of third spherical cavities 13 distributed irregularly in the third subcoat layer 103, and in the fourth subcoat layer 104. There are a plurality of fourth spherical cavities 14 distributed irregularly.
예시적인 제1 실시례(100)를 포함하여 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서, 각 서브코팅층의 구형 공동들이 결정 구조들 및 광결정들의 격자 배열들과 같은 질서정연한 패턴의 배열을 갖는 것이 아니라 불규칙하게 분포된 배열을 갖는 이유는 단순하다. 구형 공동들이 질서정연한 패턴으로 배열되어 있을 때, 즉, 공동들이 규정된 격자간 거리로 배열되어 있을 때에는, 전자기 반사들이 브래그의 법칙에 따라 격자 상수에 의해 결정되는 완전히 불연속적인 일련의 파장값들에서 발생하게 된다. 그러한 특성이 여러 적용제품들을 조율하기 위해서 단지 불연속적인 파장값들만을 선택하는 곳에서는 이상적이라고 하더라도, 본 발명이 목표로 하는 종류의 적용제품들에는 적합하지 않다. 예컨대, 대부분의 열 에너지와 관련된 전자기 스펙트럼의 적외선부는 파장이 0.7 마이크론에서 대략 1,000 마이크론까지 분포한다. 성공적인 열 차단 작용을 위해서는, 광범위한 파장들을 커버하는 적외선 전자기 에너지들을 반사시킬 필요가 있다. 그러한 작용들은, 브래그의 법칙에 따라 격자 상수에 의해 결정되는 완전히 불연속적인 일련의 파장들에서 단지 선택적으로만 반사시키도록 정열되어 있는 것과 같이, 구형 공동들이 규칙적인 격자간 거리로 배열되어 있는 것으로는 달성될 수 없다. 그러나 구형 공동들이 불규칙하게 분포되어 있을 때에는, 적외선 전자기 반사들이, 비록 그 정도가 불완전하더라도, 광범위한 파장에 대해 일어나게 되는데, 이는 성공적인 열 차단 작용에 바람직한 특성이다.In the multilayer coating system according to the present invention, including the first exemplary embodiment 100, the spherical cavities of each subcoating layer do not have an orderly patterned arrangement, such as lattice arrangements of crystal structures and photonic crystals. The reason for having an irregularly distributed arrangement is simple. When the spherical cavities are arranged in an ordered pattern, that is, when the cavities are arranged at a defined interstitial distance, at a completely discontinuous series of wavelength values, electromagnetic reflections are determined by the lattice constants according to Bragg's law. Will occur. Although such a feature is ideal where only discontinuous wavelength values are chosen to tune several applications, it is not suitable for applications of the kind targeted by the present invention. For example, the infrared portion of the electromagnetic spectrum associated with most thermal energy ranges in wavelength from 0.7 microns to approximately 1,000 microns. For a successful thermal barrier action, it is necessary to reflect infrared electromagnetic energy covering a wide range of wavelengths. Such actions are such that spherical cavities are arranged at regular inter-grid distances, such that they are arranged to reflect only selectively in a completely discontinuous series of wavelengths determined by lattice constants according to Bragg's law. Cannot be achieved. However, when the spherical cavities are irregularly distributed, infrared electromagnetic reflections, even if incomplete, occur over a wide range of wavelengths, which is a desirable property for successful thermal barrier action.
예시적인 제1 실시례(100)를 포함하여 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서는, 각 서브코팅층은 서로 분리되도록 배열된 복수의 구형 공동들을 포함한다. 여기서 복수의 구형 공동들이 서로 분리된 배열이라 함은 복수의 구형 공동들이 서로 접촉되어 있지 않은 배열을 말한다. 각 서브코팅층에서 복수의 구형 공동들은 가장 가깝게 이웃한 두 개의 구형 공동들 사이의 어떠한 상호작용도 대부분 무시될 수 있도록 충분히 분리되어 있는 것이 바람직하다.In the multilayer coating system of the present invention, including the first exemplary embodiment 100, each subcoating layer comprises a plurality of spherical cavities arranged to be separated from one another. Herein, an arrangement in which a plurality of spherical cavities is separated from each other refers to an arrangement in which a plurality of spherical cavities are not in contact with each other. The plurality of spherical cavities in each subcoating layer is preferably sufficiently separated so that any interaction between the two nearest neighboring spherical cavities can be largely ignored.
도 3에는 예시적으로 각 서브코팅층에서 2차원 격자 형태로 배열된 가장 가깝게 이웃한 구형 공동들 사이의 가장 가까운 면 대 면 분리 거리가 10λ(= 10λo / n)인 경우가 나타나 있다. 여기서, λ는 구형 공동들이 배열되어 있는 필러 물질 내부에서 전자기파의 파장을 나타내며, λo는 자유 공간에서 전자기파의 파장으로서, λo = nλ로 주어지고, n은 구형 공동들이 배열되어 있는 필러 물질의 굴절률을 나타낸다. 이를 기준으로 각 서브코팅층의 단위체적당 구형 공동들의 수 및 중량을 계산해 본다. 반경 a의 하나의 구형 공동에 의해 점유되는 실효 면적 Aeff는 Aeff = (10λ + 2a)2이다. 3차원 입방체 격자에 있어서는, 가장 가깝게 이웃한 구형 공동들 사이의 가장 가까운 면 대 면 분리 거리는 10λ이며, 반경 a의 하나의 구형 공동에 의해 점유되는 실효 체적 Veff는 Veff = (10λ + 2a)3으로 표현될 수 있다. 이제, 만일 Vlayer가 예시적인 제1 실시례(100)의 제1 내지 제4 서브코팅층(101, 102, 103, 104) 중 하나에 대한 체적을 나타낸다고 하면, 그 서브코팅층의 구형 공동들의 총수 Np는 Np = Vlayer / Veff 또는 Np = Vlayer / (10λ + 2a)3 = 1 / (10λo / n + 2a)3으로 주어지고, 그 서브코팅층의 단위체적당 구형 공동들의 수 (Np / Vlayer)는 Np / Vlayer = 1 / (10λ + 2a)3 = 1 / (10λo / n + 2a)3으로 주어진다. 나아가, 그 서브코팅층의 구형 공동들의 총중량, 즉, 그 서브코팅층의 구형 공동들의 총수의 중량 Wp는 Wp = Npmg 또는 Wp = 4.1888ρa3gVlayer / (10λ + 2a)3 = 4.1888ρa3gVlayer / (10λo / n + 2a)3으로 주어지고, 그 서브코팅층의 단위체적당 구형 공동들의 중량 (Wp / Vlayer)는 Wp / Vlayer = 4.1888ρa3g / (10λ + 2a)3 = 4.1888ρa3g / (10λo / n + 2a)3으로 주어지며, 여기서 g는 중력상수이고, ρ는 공동의 실효 질량 밀도(effective mass density)이며, m은 m = ρ(4 / 3)πa3 또는 m = 4.1888ρa3으로 정의되는 단일 구형 공동(single spherical void)의 총 실효 질량(total effective mass)이다. 이상적인 공동은 속이 텅 비어있기 때문에 질량이 없다. 하지만 물리적인 공동은, 예컨대, 중공 쉘(hollow shell)과 같은 구조를 사용하여 구현할 수 있다. 이 경우, 중공 쉘의 두께가 매우 얇을 경우, 공동의 반경은 a라 할 수 있고, 공동의 실효 질량 밀도 ρ는 중공 쉘의 체적 V를 중공 쉘의 총 실효 질량 m으로 나누게 됨으로써 계산할 수 있다. 즉, 물리적인 공동의 실효 질량 밀도 ρ는 ρ = m / V이다. 도 3에 나타나 있는 가장 가깝게 이웃한 구형 공동들 사이의 가장 가까운 면 대 면 분리 거리 10λ는 가장 가깝게 이웃한 구형 공동들 사이의 상호작용들이 무시될 수 있도록 충분히 분리된 거리에 대한 근사치일뿐이다. 그러므로, 10λ보다 더 크게 되는 어떠한 분리 거리들도 여기서는 유효한 분석이 된다. 이러한 점을 고려할 때에, Np 및 Wp는 각각 Np ≤ Vlayer / (10λo / n + 2a)3와 Wp ≤ 4.1888ρa3gVlayer / (10λo / n + 2a)3의 범위에 속할 수 있고, (Np / Vlayer) 및 (Wp / Vlayer)는 각각 (Np / Vlayer) ≤ 1 / (10λo / n + 2a)3와 (Wp / Vlayer) ≤ 4.1888ρa3g / (10λo / n + 2a)3의 범위에 속할 수 있다.3 illustrates a case where the closest face-to-face separation distance between the nearest neighboring spherical cavities arranged in a two-dimensional lattice form in each sub-coating layer is 10λ (= 10λ o / n). Where λ represents the wavelength of the electromagnetic wave inside the filler material in which the spherical cavities are arranged, λ o is the wavelength of the electromagnetic wave in free space, and is given by λ o = nλ, and n is the wavelength of the filler material in which the spherical cavities are arranged. Refractive index is shown. Based on this, the number and weight of spherical cavities per unit volume of each subcoating layer are calculated. The effective area A eff occupied by one spherical cavity of radius a is A eff = (10λ + 2a) 2 . For a three-dimensional cubic lattice, the closest face-to-face separation distance between the nearest neighboring spherical cavities is 10λ, and the effective volume V eff occupied by one spherical cavity of radius a is V eff = (10λ + 2a) It can be expressed as 3 . Now, if the V layer represents the volume for one of the first to fourth subcoat layers 101, 102, 103, 104 of the first exemplary embodiment 100, the total number N of spherical cavities of the subcoat layer p is given by N p = V layer / V eff or N p = V layer / (10λ + 2a) 3 = 1 / (10λ o / n + 2a) 3 , and the number of spherical cavities per unit volume of the subcoating layer ( N p / V layer ) is given by N p / V layer = 1 / (10λ + 2a) 3 = 1 / (10λ o / n + 2a) 3 . Further, the total weight of the spherical cavity of the sub-coating layer, i.e., the weight W p of the total number of the spherical cavity of the sub-coating layer is W p = N p mg or W p = 4.1888ρa 3 gV layer / (10λ + 2a) 3 = 4.1888 ρa 3 gV layer / (10λ o / n + 2a) 3 , and the weight of the spherical cavities per unit volume of the subcoating layer (W p / V layer ) is W p / V layer = 4.1888ρa 3 g / (10λ + 2a) 3 = 4.1888ρa 3 g / (10λ o / n + 2a) 3 , where g is the gravity constant, ρ is the effective mass density of the cavity, and m is m = ρ (4 / 3) The total effective mass of the single spherical void defined by πa 3 or m = 4.1888ρa 3 . The ideal cavity has no mass because it is hollow. However, physical cavities can be implemented using structures such as, for example, hollow shells. In this case, when the thickness of the hollow shell is very thin, the radius of the cavity can be called a, and the effective mass density p of the cavity can be calculated by dividing the volume V of the hollow shell by the total effective mass m of the hollow shell. That is, the effective mass density ρ of the physical cavity is ρ = m / V. The closest face-to-face separation distance 10λ between the closest neighboring spherical cavities shown in FIG. 3 is only an approximation to the distance sufficiently separated such that interactions between the closest neighboring spherical cavities can be ignored. Therefore any separation distances greater than 10λ are valid analysis here. In view of this, N p and W p are each in the range of N p ≤ V layer / (10λ o / n + 2a) 3 and W p ≤ 4.1888ρa 3 gV layer / (10λ o / n + 2a) 3 , respectively. (N p / V layer ) and (W p / V layer ) are respectively (N p / V layer ) ≤ 1 / (10λ o / n + 2a) 3 and (W p / V layer ) ≤ 4.1888 ρa 3 g / (10λ o / n + 2a) 3 in the range.
일반적으로, 불규칙하게 분포된 미립자들에 관한 혼합물에서 전자기파들의 산란은 단일 미립자 정렬의 산란 해법에 대한 명확한 계산을 필요로 한다. 그리고, 종종 그러한 산란 해법은 그 혼합물들에서의 산란 현상을 설명하기에 충분하다. 예컨대, 우유병 또는 뭉게구름에서의 빛의 투과 및 반사는 우유병의 경우 단일 우유 입자 또는 뭉게 구름의 경우 단일 빗방울에 관한 미이 이론(Mie theory)에 의해 양적으로 설명될 수 있다. 전술한 예시적인 실시례에 있어서는, 불규칙하게 분포된 공동들이 필러 물질과 같은 매질에 매립되어 있는 경우들이 고려되어 왔다. 물리적인 견해로부터는, 그러한 시스템들에서 전자기적 산란 현상은 단일 입자 미이 이론(Mie theory) 해법들에 관련된다. 이에 관한 세부적인 사항에 이용되는 물리학의 상세한 점은 다음 참조 문헌에서 찾아볼 수 있다: C. Bohren and D. Huffman, "Absorption and Scattering of Light by Small Particles," John Wiley & Sons, Inc., 1998; ISBN 0-471-29340-7In general, the scattering of electromagnetic waves in a mixture of irregularly distributed particulates requires a clear calculation of the scattering solution of a single particulate alignment. And often such scattering solutions are sufficient to account for scattering phenomena in the mixtures. For example, the transmission and reflection of light in a milk bottle or a cloud of cloud can be quantitatively explained by the Mie theory of a single milk particle for a milk bottle or a single raindrop for a cloud of clouds. In the exemplary embodiment described above, cases in which irregularly distributed cavities are embedded in a medium such as filler material have been considered. From a physical point of view, the electromagnetic scattering phenomenon in such systems is related to single particle Mie theory solutions. Details of the physics used in these details can be found in the following references: C. Bohren and D. Huffman, "Absorption and Scattering of Light by Small Particles," John Wiley & Sons, Inc., 1998 ; ISBN 0-471-29340-7
본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템의 각 서브코팅층에서 가장 가깝게 이웃한 구형 공동들 사이의 가장 가까운 면 대 면 분리 거리는, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 10λ로 제한되어 있지 않다. 만일 그 대신에 가장 가깝게 이웃한 두 개의 구형 공동들 사이의 다른 분리 거리, 예컨대, 5λ가 구형 공동들이 '충분히 분리된' 것으로 볼 수 있는 거리로 고려될 수 있다고 하면, Np 및 Wp는 각각 Np ≤ Vlayer / (5λo / n + 2a)3 및 Wp ≤ 4.1888ρa3gVlayer / (5λo / n + 2a)3으로 주어지며, (Np / Vlayer) 및 (Wp / Vlayer)는 각각 (Np / Vlayer) ≤ 1 / (5λo / n + 2a)3와 (Wp / Vlayer) ≤ 4.1888ρa3g / (5λo / n + 2a)3으로 주어진다. 두 개의 공동들이 그 양자 사이의 어떠한 상호작용도 대부분 무시할 수 있도록 충분히 멀리 떨어져 있는 것으로 볼 수 있는 분리 거리는 관련된 공동들의 유형에 의존한다. 예컨대, 만일 공동들이 충전되어(charged) 있다고 하면, 10λ의 분리 거리는 그 두 개의 공동들 사이의 상호작용들을 무시하기에 충분할 수 없다. 그럼에도 불구하고, 도 3에서의 10λ의 선택은 대부분의 미립자 유형들을 '충분히 분리된 것'으로 만들게 된다.The closest face to face separation distance between the nearest neighboring spherical cavities in each subcoating layer of the multilayer coating system of the present invention is not limited to 10λ, as shown in FIG. 3. If instead another separation distance between the two nearest neighboring cavities, e.g. 5λ, can be considered as the distance at which the spherical cavities can be considered 'sufficiently separated', N p and W p are respectively N p ≤ V layer / (5λ o / n + 2a) 3 and W p ≤ 4.1888ρa 3 gV layer / (5λ o / n + 2a) 3 , given by (N p / V layer ) and (W p / V layer ) is given by (N p / V layer ) ≤ 1 / (5λ o / n + 2a) 3 and (W p / V layer ) ≤ 4.1888ρa 3 g / (5λ o / n + 2a) 3 , respectively. The separation distance that the two cavities can see as far enough apart to largely ignore any interaction between them depends on the type of cavities involved. For example, if the cavities are charged, a separation distance of 10λ cannot be sufficient to ignore the interactions between the two cavities. Nevertheless, the choice of 10λ in FIG. 3 would make most particulate types 'sufficiently separated'.
예시적인 제1 실시례(100)를 포함하는 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서는, 각 서브코팅층의 복수의 공동들이 구형으로 형성될 수 있다. 여기서 복수의 구형 공동들은 평균적으로 보아 복수의 공동들이 구형인 것을 말한다. 따라서 복수의 공동들이 평균적으로 원형으로 볼 수 있는 경우에는 복수의 공동들 중에 원형이 아니라 그로부터 변형된 것, 예컨대, 타원형의 공동들이 일부 포함되어 있을 수 있다.In the multilayer coating system according to the present invention including the first exemplary embodiment 100, a plurality of cavities of each subcoating layer may be formed in a spherical shape. Here, the plurality of spherical cavities means that the plurality of spherical cavities are spherical. Thus, when a plurality of cavities can be viewed as circular on average, some of the plurality of cavities may be included but not circular, for example, elliptical cavities.
예시적인 제1 실시례(100)를 포함하는 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서는, 각 서브코팅층의 복수의 구형 공동들은 다양한 물질로 다양하게 형성될 수 있다. 예컨대, 각 서브코팅층의 복수의 구형 공동들은 중공의(hollow) 유전체 쉘(shell), 중공의 도전체 쉘 및 중공의 반도체 쉘로 이루어진 군으로부터 선택된 것으로 형성될 수 있다. 이때 구형 공동은 0.002 마이크론에서 500 마이크론까지의 범위에 속하는 캐비티(cavity) 반경을 가질 수 있다. 또한 구형 공동은 필러 물질과 별도로 형성되어 필러 물질에 혼합된 중공의 쉘일 수 있지만, 나아가, 구형 공동은 필러 물질 자체에 형성된 구형 공동일 수 있다. 나아가 구형 공동은 중공의 쉘의 외측 또는 내측 표면에 유전체 물질, 도전체 물질 및 반도체 물질로 이루어진 군에서 선택된 물질이 코팅되어 있는 중공의 쉘일 수 있다. 중공의 도전체 쉘 형태의 구형 공동을 형성하기 위한 전도성 물질들의 목록에는 알루미늄, 크롬, 코발트, 구리, 금, 이리듐(iridium), 리튬(lithium), 몰리브덴(molybdenum), 니켈, 오스뮴(osmium), 팔라듐(palladium), 백금(platinum), 로듐(rhodium), 은, 탄탈럼(tantalum), 티타늄(titanium), 텅스텐(tungsten), 바나듐(vanadium), 그 합금(예컨대, 알루미늄-구리 및 강철) 및 그 혼합물이 포함되지만 이에 한정되지는 않는다. 구형 공동들은 또한 중공의 다중층 쉘로 형성될 수도 있는데, 여기서 각 층의 쉘은 유전체 물질, 전도체 물질 또는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 큰 굴절률들을 갖는 유전체 물질들 또는 반도체 물질들도 또한 구형 공동들로 선택될 수 있지만, 전도성 물질들을 선택하는 것이 바람직하다.In the multilayer coating system according to the present invention including the first exemplary embodiment 100, the plurality of spherical cavities of each subcoating layer may be formed in various materials. For example, the plurality of spherical cavities of each subcoating layer may be formed from one selected from the group consisting of a hollow dielectric shell, a hollow conductor shell and a hollow semiconductor shell. The spherical cavity can then have a cavity radius in the range of 0.002 microns to 500 microns. The spherical cavity may also be a hollow shell formed separately from the filler material and mixed into the filler material, but furthermore, the spherical cavity may be a spherical cavity formed in the filler material itself. Furthermore, the spherical cavity may be a hollow shell coated with a material selected from the group consisting of dielectric material, conductor material and semiconductor material on the outer or inner surface of the hollow shell. The list of conductive materials for forming spherical cavities in the form of hollow conductor shells includes aluminum, chromium, cobalt, copper, gold, iridium, lithium, molybdenum, nickel, osmium, Palladium, platinum, rhodium, silver, tantalum, titanium, tungsten, vanadium, alloys thereof (e.g. aluminum-copper and steel) and Mixtures thereof are included, but are not limited to these. Spherical cavities may also be formed from hollow multilayer shells, where the shell of each layer may be formed of a dielectric material, conductor material or semiconductor material. Dielectric materials or semiconductor materials with large refractive indices may also be selected as spherical cavities, but it is desirable to select conductive materials.
예시적인 제1 실시례(100)를 포함하는 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서, 각 서브코팅층의 복수의 구형 공동들은 일정한 크기의 반경 a를 갖는다. 여기서 실제로는 동일한 반경 크기를 갖는 두 개의 서로 다른 구형 공동들을 제조하는 것은 불가능하지는 않지만 극히 어려운 점을 고려할 때에, 반경 a는 복수의 구형 공동들의 평균 반경을 말하는 것으로 보아야 한다. 따라서 평균적으로 반경 a를 갖는 복수의 구형 공동들 중에는 반경 a와 다른 크기의 반경을 갖는 공동들이 있을 수 있다. 예컨대, 제1 서브코팅층(101)에서 a11은 복수의 제1 구형 공동(11)에 대한 평균 반경 크기이고, a12는 복수의 제2 구형 공동(12)에 대한 평균 반경 크기이며, a13은 복수의 제3 구형 공동(13)에 대한 평균 반경 크기이고, a14는 복수의 제4 구형 공동(14)에 대한 평균 반경 크기이다. 또한 각 서브코팅층의 구형 공동들은 다른 서브코팅층의 구형 공동들과 서로 다른 반경을 갖는 것일 수 있다. 예시적인 제1 실시례(100)에 있어서는, 제1 서브코팅층(101)의 구형 공동들은 반경 a11을 갖는 하나의 종류의 공동들을 포함하고, 제2 서브코팅층(102)의 구형 공동들은 반경 a12를 갖는 하나의 종류의 공동들을 포함하며, 제3 서브코팅층(103)의 구형 공동들은 반경 a13을 갖는 하나의 종류의 공동들을 포함하고, 제4 서브코팅층(104)의 구형 공동들은 반경 a14를 갖는 하나의 종류의 공동들을 포함한다. 여기서, a11 < a12 < a13 < a14이다. In the multilayer coating system according to the present invention comprising the first exemplary embodiment 100, the plurality of spherical cavities of each subcoating layer has a constant radius a. In reality it is not impossible to manufacture two different spherical cavities with the same radius size, but in view of the extremely difficult radius, radius a should be seen as referring to the average radius of a plurality of spherical cavities. Thus, among the plurality of spherical cavities having a radius a on average, there may be cavities having a radius different from the radius a. For example, in the first subcoat layer 101 a 11 is the average radius size for the plurality of first spherical cavities 11, a 12 is the average radius size for the plurality of second spherical cavities 12, a 13 Is the average radius size for the plurality of third spherical cavities 13 and a 14 is the average radius size for the plurality of fourth spherical cavities 14. In addition, the spherical cavities of each subcoating layer may have a different radius from the spherical cavities of the other subcoating layer. In the first exemplary embodiment 100, the spherical cavities of the first subcoat layer 101 comprise one type of cavities having a radius a 11, and the spherical cavities of the second subcoat layer 102 have a radius a comprises a single type of joint with a 12, a third spherical joint of the sub-coating layer 103 comprise a single type of joint with a radius a 13, a spherical joint of the fourth sub-coating layer 104 are the radius a One type of cavities with 14 . Where a 11 <a 12 <a 13 <a 14 .
예시적인 제1 실시례(100)를 포함하는 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서, 각 서브코팅층은 복수의 구형 공동들 사이의 공간에 개재된 굴절률 n의 필러 물질을 포함한다. 각 서브코팅층의 필러 물질은 다른 서브코팅층의 필러 물질과 서로 다른 굴절률을 가질 수도 있고 서로 동일한 굴절률을 가질 수도 있다. 서브코팅층의 필러 물질이 서로 동일하더라도 굴절률이 서로 다르게 형성할 수 있으며 필러 물질이 서로 다르더라도 굴절률을 동일하게 형성할 수 있다. 예시적인 제1 실시례(100) 에 있어서, 제1 서브코팅층(101)은 굴절률 n51의 제1 필러 물질(51)을 포함하고, 제2 서브코팅층(102)은 굴절률 n52의 제2 필러 물질(52)을 포함하며, 제3 서브코팅층(103)은 굴절률 n53의 제3 필러 물질(53)을 포함하고, 제4 서브코팅층(104)은 굴절률 n54의 제4 필러 물질(54)을 포함한다. 제1 내지 제4 필러 물질(51, 52, 53, 54)의 각 굴절률은 서로 동일하다. 즉, n51 = n52 = n52 = n54이다.In a multilayer coating system according to the present invention comprising an exemplary first embodiment 100, each subcoating layer comprises a filler material of refractive index n interposed in a space between a plurality of spherical cavities. The filler material of each subcoating layer may have a different refractive index from that of the other subcoating layer or may have the same refractive index. Even if the filler materials of the sub-coating layer are identical to each other, the refractive indices may be formed differently, and even if the filler materials are different from each other, the refractive indices may be identical. In an exemplary first embodiment 100, the first subcoat layer 101 comprises a first filler material 51 of refractive index n 51 , and the second subcoat layer 102 has a second filler of refractive index n 52 . The third subcoat layer 103 comprises a third filler material 53 of refractive index n 53 , and the fourth subcoat layer 104 comprises a fourth filler material 54 of refractive index n 54. It includes. The refractive indices of the first to fourth filler materials 51, 52, 53, and 54 are equal to each other. That is, n 51 = n 52 = n 52 = n 54 .
예시적인 제1 실시례(100)를 포함하는 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서, 각 서브코팅에 포함된 필러 물질은 유전체 물질들, 세라믹 물질들, 복합체 물질들(복합체 혼합물들) 및 고분자 물질들로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 이들 목록에는 페인트, 점토(clay), 접착제(glue), 시멘트, 아스팔트, 고분자 물질들, 젤라틴, 유리들(glasses), 수지들(resins), 바인더들(binders), 산화물들 및 그 조합들이 포함되지만 이에 한정되지는 않는다. 복합체 물질들의 목록에는 페인트, 점토, 접착제, 시멘트 등이 포함된다. 고분자 물질들의 목록에는 아가로스(agarose), 셀룰로스(cellulose), 에폭시(epoxy), 하이드로겔(hydrogel), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리 다이아세틸렌(poly-diacetylene), 폴리에폭사이드(polyepoxide), 폴리에테르(polyether), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리이미다졸(polyimidazole), 폴리이미드(polyimide), 폴리메칠아크릴레이트(polymethylacrylate), 폴리메칠메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리펩타이드(polypeptide), 폴리페닐렌-비닐렌(polyphenylene-vinylene), 폴리인산염(polyphosphate), 폴리피롤(Polypyrrole), 다당류(polysaccharide), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리설폰(polysulfone), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리비닐(polyvinyl) 등이 포함된다. 필러 물질(51, 52, 53, 54)은 아가로스(agarose), 셀룰로스(cellulose), 에폭시(epoxy), 하이드로겔(hydrogel), 실리카겔(silica gel), 물유리(water glass)(또는 규산 소다(sodium silicate)), 실리카 글라스(silica glass), 실록산(siloxane) 등과 같은 다른 고분자 물질들로부터도 형성될 수 있다. 다양한 수지들에는 아크릴(acrylic)과 같은 합성 수지들과 매스틱(mastic)과 같은 식물성 수지들이 포함된다. 유전체 물질들에 기초한 산화물의 목록에는 산화알루미늄, 산화베릴륨(beryllium oxide), 산화구리(I)(copper(I) oxide), 산화구리(II)(copper(II) oxide), 산화디스프로슘(dysprosium oxide), 산화하프늄(IV)(hafnium(IV) oxide), 산화루테튬(lutetium oxide), 산화마그네슘, 산화스칸듐(scandium oxide), 일산화규소(silicon monoxide), 이산화규소(silicon dioxide), 오산화탄탈럼(tantalum pentoxide), 이산화텔루륨(tellurium dioxide), 이산화티타늄(titanium dioxide), 이산화이트륨(yttrium oxide), 산화이테르븀(ytterbium oxide), 산화아연(zinc oxide), 이산화지르코늄(zirconium dioxide)과 같은 것이 포함되지만 이에 한정되지는 않는다.In the multilayer coating system according to the present invention comprising the first exemplary embodiment 100, the filler material included in each sub-coating includes dielectric materials, ceramic materials, composite materials (composite mixtures) and polymers. It may be selected from the group consisting of materials. These lists include paints, clays, glues, cements, asphalts, polymers, gelatins, glasses, resins, binders, oxides, and combinations thereof. But not limited to. The list of composite materials includes paints, clays, adhesives, cements, etc. The list of polymeric materials includes agarose, cellulose, epoxy, hydrogel, polyacrylamide, polyacrylate, poly-diacetylene, Polyepoxide, polyether, polyethylene, polyimidazole, polyimide, polymethylacrylate, polymethylmethacrylate, poly Peptides, polyphenylene-vinylene, polyphosphate, polypyrrole, polysaccharides, polystyrene, polysulfone, polythiophene , Polyurethane, polyvinyl, and the like. Filler materials (51, 52, 53, 54) include agarose, cellulose, epoxy, hydrogel, silica gel, water glass (or sodium silicate) sodium silicate), silica glass, siloxane and the like. Various resins include synthetic resins such as acrylic and vegetable resins such as mastic. The list of oxides based on dielectric materials includes aluminum oxide, beryllium oxide, copper (I) oxide, copper (II) oxide, dysprosium oxide ), Hafnium (IV) oxide, lutetium oxide, magnesium oxide, scandium oxide, silicon monoxide, silicon dioxide, tantalum pentoxide ( tantalum pentoxide, tellurium dioxide, titanium dioxide, yttrium oxide, ytterbium oxide, zinc oxide, zirconium dioxide But not limited to.
예시적인 제1 실시례(100)를 포함하는 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서, 각 서브코팅에 불규칙하게 분포된 구형 공동들의 수가 매우 크고 각 구형 공동들의 반경이 매우 작은 한계점인 경우에는, 각 서브코팅층은 에어로젤 구조(aerogel structure)와 유사한 구조가 된다. 에어로젤은 합성 다공성 물질이다.In the multilayer coating system according to the present invention comprising the first exemplary embodiment 100, where the number of irregularly distributed spherical cavities in each sub-coating is very large and the radius of each spherical cavity is very small, Each subcoat layer has a structure similar to an aerogel structure. Aerogels are synthetic porous materials.
도 4는 도 1의 다중층 코팅 시스템(900)의 AB선을 따르는 횡단면도를 나타내는 것으로서, 예시적인 제2 실시례(300)를 나타낸다. 예시적인 제2 실시례(300)를 포함하는 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서, 각 서브코팅층에 구형 공동들의 크기 분포는 다른 서브코팅층의 구형 공동들의 크기 분포와 동일하지만 각 서브코팅층의 필러 물질이 다른 서브코팅층의 필러 물질과 다른 굴절률을 가질 수 있다. 이러한 다중층 코팅 시스템에 있어서는 각 서브코팅층의 구형 공동들이 동일한 크기 분포를 갖지만 각 서브코팅층의 필러 물질이 서로 다른 굴절률을 갖기 때문에 사실상 각 서브코팅층은 서로 다른 특성을 나타내게 된다.4 shows a cross-sectional view along line AB of the multilayer coating system 900 of FIG. 1, showing a second exemplary embodiment 300. In a multilayer coating system according to the present invention comprising an exemplary second embodiment 300, the size distribution of the spherical cavities in each subcoating layer is the same as the size distribution of the spherical cavities of the other subcoating layer but the filler of each subcoating layer. The material may have a different refractive index than the filler material of the other subcoating layer. In this multilayer coating system, the spherical cavities of each subcoating layer have the same size distribution, but since each filler material of each subcoating layer has a different refractive index, each subcoating layer exhibits different characteristics.
예시적인 제2 실시례(300)에 있어서는, 하나의 반경 크기의 제1 구형 공동(15)들이 제1 내지 제4 서브코팅층(301, 302, 303, 304)을 가로질러 불규칙하게 분포되어 있으며, 제1 내지 제4 서브코팅층(301, 302, 303, 304)에 대한 굴절률들은 n61 < n62 < n63 < n64를 충족하며, n61, n62, n63 및 n64는 각각 제1 내지 제4 필러 물질(61, 62, 63, 64)에 대한 굴절률들을 나타낸다.In the second exemplary embodiment 300, the first spherical cavities 15 of one radius size are irregularly distributed across the first to fourth subcoat layers 301, 302, 303, 304, The refractive indices for the first to fourth sub-coating layers 301, 302, 303, and 304 satisfy n 61 <n 62 <n 63 <n 64 , and n 61 , n 62 , n 63 and n 64 are each the first To refractive indexes for the fourth filler material 61, 62, 63, 64.
예시적인 제2 실시례(300)에 기초한 다중층 코팅 시스템은 서브코팅층들에 대한 서로 다른 굴절률들로 인해 서브코팅층들의 경계면들에서 내부 반사들을 겪게 된다. 그러한 내부 반사들은 불가피하게 다중층 코팅 시스템의 자기 가열(self-heating)을 야기하게 된다.The multilayer coating system based on the second exemplary embodiment 300 suffers internal reflections at the interfaces of the subcoating layers due to different refractive indices for the subcoating layers. Such internal reflections inevitably lead to self-heating of the multilayer coating system.
본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템은 기판 또는 밀봉부재를 더 구비할 수 있다. 기판은 다중층 코팅 시스템의 가장 아래에 배열된 서브코팅층의 아래 또는 가장 위에 배열된 서브코팅층의 위 등 다양한 위치에 배열될 수 있다. 또한 밀봉부재는 다중층 코팅 시스템의 주위를 둘러싸서 다중층 코팅 시스템을 외부로부터 밀봉시킬 수 있다. 도 5A에 예시적으로 나타나 있는 제3 실시례에 있어서는, 기판(10)이 제1 서브코팅층(401)의 아래에 배열되어 있다. 기판(10)은 또한, 도 5에 명시적으로 나타나 있지는 않지만, 제1 서브코팅층(401)으로부터 가장 멀리 위치한 층, 예컨대, 제4 서브코팅층(404) 위에 배열되어 있을 수 있다. 도 5B에 예시적으로 나타나 있는 제4 실시례에 있어서는, 기판(10)이 제1 서브코팅층(401) 아래와 제4 서브코팅층(404) 위에 모두 배열되어 있다. 한편, 도 5C에 예시적으로 나타나 있는 제5 실시례에 있어서는, 기판(10)을 포함하는 다중층 코팅 시스템이 밀봉부재(80)에 의해 둘러싸여 있다. 이러한 밀봉부재(80)는 다중층 코팅 시스템의 주위를 둘러싸도록 배열되어 다중층 코팅 시스템을 외부로부터 밀봉시키게 된다. 또한, 밀봉부재(80)의 내부는 공기를 외부로 배출시켜 공기가 존재하지 않는 진공 상태로 유지시킬 수도 있다. 예시적인 제3 내지 제5 실시례에 있어서 제1 내지 제4 서브코팅층(401, 402, 403, 404)에는 각각 제1 내지 제4 필러 물질(61, 62, 63, 64)이 구비되어 있다. 제1 내지 제4 필러 물질(61, 62, 63, 64)을 가로질러서는 하나의 크기의 구형 공동(15)들이 불규칙하게 분포되며 서로 분리되어 있다.The multilayer coating system according to the present invention may further include a substrate or a sealing member. Substrates may be arranged at various locations, such as below or above the subcoating layer arranged at the bottom of the multilayer coating system. The sealing member may also surround the multilayer coating system to seal the multilayer coating system from the outside. In a third embodiment, which is illustratively shown in FIG. 5A, the substrate 10 is arranged under the first subcoat layer 401. Substrate 10 may also be arranged over a layer that is furthest from first subcoat layer 401, such as fourth subcoat layer 404, although not explicitly shown in FIG. 5. In the fourth embodiment shown by way of example in FIG. 5B, the substrate 10 is arranged both below the first subcoat layer 401 and above the fourth subcoat layer 404. On the other hand, in the fifth embodiment exemplarily shown in FIG. 5C, the multilayer coating system including the substrate 10 is surrounded by the sealing member 80. This sealing member 80 is arranged to surround the multilayer coating system to seal the multilayer coating system from the outside. In addition, the inside of the sealing member 80 may be discharged to the outside to maintain the vacuum in the absence of air. In the exemplary third to fifth embodiments, the first to fourth subcoat layers 401, 402, 403, and 404 are provided with the first to fourth filler materials 61, 62, 63, and 64, respectively. Spherical cavities 15 of one size are irregularly distributed and separated from each other across the first to fourth filler materials 61, 62, 63, 64.
예시적인 제1 및 제2 실시례(100, 300)를 포함하는 본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템은 어떠한 표면들에 관해서도 직접 적용될 수 있다. 이들은 주택들, 가정용 기기들, 창문들, 자동차들, 직물들, 의류들, 종이들, 전자 제품들, 세라믹 제품들 등에 발견되는 표면들을 포함한다. 따라서, 만일 도 5A의 예시적인 제3 실시례가 벽에 적용되는 다중층 코팅 시스템으로서의 페인트의 횡단면도를 나타낸다고 하면, 기판(10)은 벽을 나타내고, 만일 도 5B의 예시적인 제4 실시례가 직물에 적용되는 코팅 시스템의 횡단면도를 나타낸다고 하면, 기판(10)은 직물을 나타내며, 만일 도 5A의 예시적인 제3 실시례가 창유리에 적용되는 코팅 시스템의 횡단면도를 나타낸다고 하면, 기판(10)은 유리를 나타낸다.The multilayer coating system of the present invention, including exemplary first and second embodiments 100 and 300, can be applied directly to any surfaces. These include surfaces found in houses, household appliances, windows, cars, fabrics, clothing, papers, electronics, ceramic products, and the like. Thus, if the third exemplary embodiment of FIG. 5A represents a cross sectional view of a paint as a multilayer coating system applied to a wall, the substrate 10 represents a wall, and if the fourth exemplary embodiment of FIG. 5B is a fabric Substrate 10 represents a fabric, if a cross-sectional view of a coating system applied to the substrate, and if the third exemplary embodiment of FIG. 5A represents a cross-sectional view of a coating system applied to a window pane, the substrate 10 may Indicates.
기판(10)용 물질들은 전도성 물질들, 유전체 물질들, 세라믹 물질들, 복합체 물질들, 반도체 물질들, 고분자 물질들 및 직물들로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 여기서, 세라믹 물질들, 복합체 물질들, 고분자 물질들 및 직물들은 마치 이들이 전도성 물질들, 유전체 물질들 또는 반도체 물질들과 다른 물질들인 것처럼 언급되어 있다. 오해가 생길 수 있는 소지를 없애기 위하여, 모든 물질들은 전도성 물질들, 유전체 물질들 및 반도체 물질들의 세 가지 물질들로 분류될 수 있다. 이제 물질의 실제 성분들에 따라, 세라믹 물질들, 복합체 물질들, 고분자 물질들 및 직물들의 각각은 전도성 물질들, 유전체 물질들 또는 반도체 물질들로 분류될 수 있다. 그렇긴 하지만, 예컨대, '유전체 물질' 또는 '유전체'라는 용어가 본 내용의 이전 또는 이후 설명에서 언급될 때마다, 그 용어는 유전체 물질로 분류되는 세라믹 물질들, 복합체 물질들, 고분자 물질들 또는 직물들도 포함하는, 유전체의 성질을 갖는 모든 물질들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 유사하게, '전도성 물질' 또는 '도전체'라는 용어가 설명에서 언급될 때마다, 그 용어는 전도성 물질로 분류되는 세라믹 물질들, 복합체 물질들, 고분자 물질들 또는 직물들도 포함하는, 도전체인 모든 물질들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 그리고, '반도체 물질' 또는 '반도체'라는 용어가 설명에서 언급될 때마다, 그 용어는 반도체 물질로 분류되는 세라믹 물질들, 복합체 물질들, 고분자 물질들 또는 직물들도 포함하는, 반도체인 모든 물질들을 포함하는 것으로 이해될 것이다.The materials for the substrate 10 may be selected from the group consisting of conductive materials, dielectric materials, ceramic materials, composite materials, semiconductor materials, polymeric materials and fabrics. Here, ceramic materials, composite materials, polymeric materials and fabrics are mentioned as if they are other materials than conductive materials, dielectric materials or semiconductor materials. To eliminate the possibility of misunderstandings, all materials can be classified into three materials: conductive materials, dielectric materials and semiconductor materials. Now, depending on the actual components of the material, each of the ceramic materials, composite materials, polymeric materials and fabrics can be classified as conductive materials, dielectric materials or semiconductor materials. Nevertheless, whenever, for example, the term 'dielectric material' or 'dielectric' is referred to in the description before or after this text, the term is referred to as ceramic materials, composite materials, polymeric materials or fabrics classified as dielectric materials. It will be understood to include all materials having the properties of a dielectric, including these. Similarly, whenever the term 'conductive material' or 'conductor' is mentioned in the description, the term is a conductor, including ceramic materials, composite materials, polymeric materials or fabrics, which are classified as conductive materials. It will be understood to include all materials. And whenever the term 'semiconductor material' or 'semiconductor' is mentioned in the description, the term is any semiconductor material, including ceramic materials, composite materials, polymeric materials or fabrics classified as semiconductor materials. It will be understood to include them.
기판(10)을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 전도성 물질들의 목록에는 알루미늄, 크롬, 코발트, 구리, 금, 이리듐, 리튬, 몰리브덴, 니켈, 오스뮴, 팔라듐, 백금, 로듐, 은, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 바나듐, 그 합금(예컨대, 알루미늄-구리 및 강철) 및 그 혼합물이 포함되지만 이에 한정되지는 않는다. 기판(10)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 복합체 물질들의 목록에는 콘크리트, 아스팔트-콘크리트, 섬유-강화 폴리머들(fibre-reinforced polymers), 카본-섬유 강화 플라스틱들, 유리-강화 플라스틱들, 강화 고무들, 적층 합판들(laminated woods), 합판(plywood), 종이, 섬유 유리들, 벽돌 및 다양한 복합체 유리들이 포함되지만 이에 한정되지는 않는다. 기판(10)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 고분자 물질들의 목록에는 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리 다이아세틸렌(poly-diacetylene), 폴리에폭사이드(polyepoxide), 폴리에테르(polyether), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리이미다졸(polyimidazole), 폴리이미드(polyimide), 폴리메칠아크릴레이트(polymethylacrylate), 폴리메칠메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리펩타이드(polypeptide), 폴리페닐렌-비닐렌(polyphenylene-vinylene), 폴리인산염(polyphosphate), 폴리피롤(Polypyrrole), 다당류(polysaccharide), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리설폰(polysulfone), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리비닐(polyvinyl) 등과 같은 것이 포함되지만 이에 한정되지는 않는다. 기판(10)은 또한 아가로스(agarose), 셀룰로스(cellulose), 에폭시(epoxy), 하이드로겔(hydrogel), 실리카겔(silica gel), 실리카 글라스(silica glass), 실록산(siloxane) 등과 같은 다른 고분자 물질들로부터 형성될 수 있다. 기판(10)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 직물들의 목록에는 동물성 직물들(animal textiles), 식물성 직물들(plant textiles), 광물성 직물들(mineral textiles), 합성 직물들(synthetic textiles) 및 그 조합들이 포함된다.The list of conductive materials that can be used to form the substrate 10 includes aluminum, chromium, cobalt, copper, gold, iridium, lithium, molybdenum, nickel, osmium, palladium, platinum, rhodium, silver, tantalum, titanium, tungsten, Vanadium, alloys thereof (eg, aluminum-copper and steel) and mixtures thereof, including but not limited to. The list of composite materials that can be used to form the substrate 10 includes concrete, asphalt-concrete, fiber-reinforced polymers, carbon-fibre reinforced plastics, glass-reinforced plastics, reinforced rubbers. Laminated woods, plywood, paper, fiber glass, bricks, and various composite glasses. The list of polymeric materials that can be used to form the substrate 10 includes polyacrylamide, polyacrylate, poly-diacetylene, polyepoxide, polyether ( polyether, polyethylene, polyimidazole, polyimide, polymethylacrylate, polymethylmethacrylate, polypeptide, polyphenylene-vinylene (polyphenylene-vinylene), polyphosphate, polypyrrole, polysaccharide, polystyrene, polysulfone, polythiophene, polyurethane, polyvinyl ) And the like, but are not limited thereto. Substrate 10 also includes other polymeric materials such as agarose, cellulose, epoxy, hydrogel, silica gel, silica glass, siloxane, and the like. Can be formed from them. The list of fabrics that can be used to form the substrate 10 includes animal textiles, plant textiles, mineral textiles, synthetic textiles and combinations thereof. Included.
본 발명에 관한 다중층 코팅 시스템에 있어서는 서브코팅층의 필러 물질에 불규칙하게 분포되며 서로 분리된 복수의 구멍들이 더 포함될 수 있다. 이러한 필러 물질에 포함된 복수의 구멍들은 다중층 코팅 시스템을 형성하는 모든 서브코팅층 또는 일부 서브코팅층에 구비될 수 있다. 이러한 복수의 구멍들은 서브코팅층의 복수의 구형 공동들보다 더 작은 것들이거나 더 큰 것들일 수 있다. 나아가 이러한 복수의 구멍들은 복수의 구형 공동들과 마찬가지로 구형 구멍들이거나 아니면 무정형의(amorphous) 구멍들일 수 있다. 이러한 필러 물질 내부에 구비된 복수의 구멍들은 다중층 코팅 시스템에 입사하는 방사선의 산란 효율을 향상시키거나 열 전도 감소율을 향상시키게 된다.In the multilayer coating system according to the present invention, a plurality of holes irregularly distributed in the filler material of the sub-coating layer and separated from each other may be further included. A plurality of holes contained in such a filler material may be provided in every subcoat layer or some subcoat layers forming a multilayer coating system. These plurality of holes may be smaller or larger than the plurality of spherical cavities of the subcoating layer. Furthermore, the plurality of holes may be spherical holes or like amorphous holes like the plurality of spherical cavities. The plurality of holes provided in the filler material may improve the scattering efficiency of the radiation incident on the multilayer coating system or improve the thermal conductivity reduction rate.
도 6에 예시적으로 나타나 있는 제6 실시례(100')는 예시적인 제1 실시례(100)의 변형례로서, 예시적인 제6 실시례(100')에 있어서는, 제1 내지 제4 서브코팅층(101', 102', 103', 104')에 각각 포함된 제1 내지 제4 필러 물질(51', 52', 53', 54') 내부에 복수의 구멍(25')들이 형성되어 있다. 이러한 복수의 구멍(25')들은 제1 내지 제4 구형 공동(11, 12, 13, 14)보다 더 작은 크기로 형성되어 있다. 이러한 복수의 구멍(25')들은 제1 내지 제4 필러 물질(51', 52', 53', 54')을 형성할 때에 화학적 또는 자연적으로 생성된 기포일 수 있다. 예컨대, 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)으로 제1 내지 제4 필러 물질(51', 52', 53', 54')을 형성할 경우, 화학적으로 생성된 기포들이 존재하게 된다.The sixth embodiment 100 ′ exemplarily shown in FIG. 6 is a modification of the first exemplary embodiment 100, and in the sixth exemplary embodiment 100 ′, the first to fourth subs. A plurality of holes 25 'are formed in the first to fourth filler materials 51', 52 ', 53', and 54 'included in the coating layers 101', 102 ', 103', and 104 ', respectively. have. The plurality of holes 25 ′ are formed to be smaller in size than the first to fourth spherical cavities 11, 12, 13, 14. The plurality of holes 25 'may be chemically or naturally generated bubbles when forming the first to fourth filler materials 51', 52 ', 53', 54 '. For example, when the first to fourth filler materials 51 ', 52', 53 ', and 54' are formed of polyurethane foam, chemically generated bubbles are present.
도 7에는 예시적인 제6 실시례(100')의 제4 서브코팅층(104')에 포함된 제4 필러 물질(54') 내부의 구멍(25')들에 대한 변형례가 나타나 있다. 이러한 도 7의 변형례에 있어서는, 필러 물질 내부의 복수의 구멍(25')들이 제4 구형 공동(14)보다 더 큰 크기인 변형례가 나타나 있다. 이러한 경우에는 필러 물질이 마치 스위스 치즈(Swiss cheese)와 같은 형상을 가질 수 있다.FIG. 7 shows a variation of the holes 25 ′ within the fourth filler material 54 ′ included in the fourth subcoat layer 104 ′ of the sixth exemplary embodiment 100 ′. In this variant of FIG. 7, a variant is shown in which the plurality of holes 25 ′ in the filler material are larger in size than the fourth spherical cavity 14. In this case, the filler material may have a shape such as Swiss cheese.
도 8에는 예시적인 제6 실시례(100')의 제4 서브코팅층(104')에 포함된 제4 필러 물질(54') 내부의 복수의 구멍들(25')과 그에 대한 다른 변형례가 나타나 있다. 이러한 도 8의 변형례에 있어서는, 제4 필러 물질(54') 내부의 복수의 구멍(25'')들이 제4 구형 공동(14) 보다도 더 큰 크기를 갖는 반경 b의 구형의 형상들을 갖는다. 이러한 큰 규모의 복수의 구형 구멍(25'')들은, 예컨대, 큰 규모의 중공 구형 쉘들을 필러 물질 내부에 매립하거나 필러 물질 자체에 큰 규모의 구형 공동들을 형성함으로써 구현될 수 있다.8 shows a plurality of holes 25 ′ in the fourth filler material 54 ′ included in the fourth sub-coating layer 104 ′ of the sixth exemplary embodiment 100 ′ and other variations thereof. Is shown. In this variant of FIG. 8, the plurality of holes 25 ″ inside the fourth filler material 54 ′ have spherical shapes of radius b having a larger size than the fourth spherical cavity 14. Such a large plurality of spherical holes 25 ″ may be realized, for example, by embedding large hollow spherical shells into the filler material or forming large spherical cavities in the filler material itself.
도 9에는 예시적인 제6 실시례(100')의 제4 서브코팅층(104')에 포함된 제4 필러 물질(54') 내부의 복수의 구멍들(25')에 대한 또다른 변형례가 나타나 있다. 이러한 도 9의 변형례에 있어서는, 제4 필러 물질(54') 내부에 반경 a14의 복수의 제4 구형 공동(14)보다도 더 큰 크기를 갖는 반경 b의 복수의 구멍(25'')들이 포함되어 있음은 물론 제4 필러 물질(54')에 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 c24의 복수의 제4 구형 입자(24)들이 추가적으로 존재한다. 여기서, 제4 구형 입자(24)의 반경 c24는 구형 구멍의 반경 b와 제4 구형 공동(14)의 반경 a14보다 작다. 즉, b > a14 > c24를 충족한다. 도 9에는 명시적으로 나타나 있지 않지만, 예시적인 제6 실시례(100')의 제1 내지 제3 서브코팅층(101', 102', 103')에 각각 포함된 제1 내지 제3 필러 물질(51', 52', 53') 내부에 각각 형성되어 있는 복수의 구멍들(25')에 대한 또다른 변형례로서, 제1 필러 물질(51')에 반경 a11의 복수의 제1 구형 공동(11) 보다도 더 큰 크기를 갖는 반경 b의 복수의 구멍(25'')들은 물론 반경 c21의 복수의 제1 구형 입자(21)들이 불규칙하게 분포되어 있고 서로 분리되어 있으며, 제2 필러 물질(52')에 반경 a12의 복수의 제2 구형 공동(12) 보다도 더 큰 크기를 갖는 반경 b의 복수의 구멍(25'')들은 물론 반경 c22의 복수의 제2 구형 입자(22)들이 불규칙하게 분포되어 있고 서로 분리되어 있으며, 제3 필러 물질(53')에 반경 a13의 복수의 제3 구형 공동(13) 보다도 더 큰 크기를 갖는 반경 b의 복수의 구멍(25'')들은 물론 반경 c23의 복수의 제3 구형 입자(23)들이 불규칙하게 분포되어 있고 서로 분리되어 있다. 여기서, 제1 내지 제3 구형 입자(21, 22, 23)의 각 반경은 제4 구형 입자(24)의 반경과 마찬가지로, b > a11 > c21, b > a12 > c22 및 b > a13 > c23를 충족한다. 또한 제1 내지 제4 구형 입자(21, 22, 23, 24)의 각 반경은 서로 c21 < c22 < c23 < c24를 충족한다. 예시적인 제6 실시례(100')에 있어서는 제1 내지 제4 필러 물질(51', 52', 53', 54') 내부에 복수의 구멍(25')들이 구형으로 형성되어 있는 것으로 나타나 있지만 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 제1 내지 제4 필러 물질(51', 52', 53', 54') 내부에 포함된 복수의 구멍(25')들이 구형이 아니라 무정형일 수도 있다.도 10에 예시적으로 나타나 있는 제7 실시례(500)는 예시적인 제1 실시례(100)의 변형례로서, 활성화된 전자기 파장 필터를 구성하는 전극들이 구비된 것을 나타낸다. 여기서 반사 영역의 시작점은 인가된 전계(electric field)에 의해 변경될 수 있다. 예시적인 제7 실시례(500)에 있어서는, 제4 서브코팅층(104)의 두 개의 면들 중 제1 서브코팅층(101)로부터 가장 멀리 위치한 면에 인접하는 제1 전극(5)과 제1 서브코팅층(101)과 기판(10) 사이에 위치한 제2 전극(6)이 구비되고, 제1 전극(5)에 제1 전압을 인가하고 제2 전극(6)에 제2 전압을 인가하게 된다. 제1 전극(5) 또는 제2 전극(6)은, 제4 서브코팅층(104)의 두 개의 면들 중 제1 서브코팅층(101)로부터 가장 멀리 위치한 면에 한정되거나 제1 전극(5)과 제1 서브코팅층(101)과 기판(10) 사이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 위치에 배열될 수 있다. 제1 및 제2 전극(5, 6) 사이의 전계는 이 전극들에 바이어스 전압을 인가함으로써 발생된다. 반도체 물질들은 전계가 없는 경우에는 유전체 물질들처럼 반응한다. 그러나 전계에 노출될 때에는, 반도체 물질들은 전도성 물질들처럼 반응한다. 그러한 성질은 전자기파가 반사되기 시작하는 파장을 효과적으로 조절하는 데에 이용될 수 있다. 예컨대, 후술하는 도 11의 도면 부호 '504'에서 λ4의 값은 '504'에 상응하는 서브코팅층에 노출되는 전계의 강도(strength)를 조절함으로써 변경될 수 있다.FIG. 9 illustrates another variation of the plurality of holes 25 ′ within the fourth filler material 54 ′ included in the fourth subcoat layer 104 ′ of the sixth exemplary embodiment 100 ′. Is shown. In this modification of FIG. 9, a plurality of holes 25 ″ of radius b having a larger size than the plurality of fourth spherical cavities 14 of radius a 14 are formed in the fourth filler material 54 ′. In addition, there are additionally a plurality of fourth spherical particles 24 having a radius c 24 that are irregularly distributed and separated from each other in the fourth filler material 54 '. Here, the radius c 24 of the fourth spherical particle 24 is smaller than the radius b of the spherical hole and the radius a 14 of the fourth spherical cavity 14. That is, it satisfies b> a 14 > c 24 . Although not explicitly shown in FIG. 9, the first to third filler materials included in the first to third subcoat layers 101 ′, 102 ′, and 103 ′ of the sixth exemplary embodiment 100 ′, respectively, As a further modification of the plurality of holes 25 'formed in the interiors 51', 52 ', 53', respectively, the plurality of first spherical cavities having a radius a 11 in the first filler material 51 ' A plurality of holes 25 ″ of radius b having a larger size than (11) as well as a plurality of first spherical particles 21 of radius c 21 are irregularly distributed and separated from each other, and the second filler material The plurality of second spherical particles 22 of radius c 22 as well as the plurality of holes 25 ″ of radius b having a size larger than 52 of the plurality of second spherical cavities 12 of radius a 12 . they are randomly distributed and are separated from each other, and the third filler material (53 ') a plurality of radius b with a larger size than the plurality of third rectangular cavity 13 of the radius 13 to a Holes 25 ″ are of course irregularly distributed and separated from the plurality of third spherical particles 23 having a radius c 23 . Here, each radius of the first to third spherical particles 21, 22, 23 is the same as the radius of the fourth spherical particle 24, b> a 11 > c 21 , b> a 12 > c 22 and b> satisfies a 13 > c 23 Further, each radius of the first to fourth spherical particles 21, 22, 23, 24 satisfies c 21 <c 22 <c 23 <c 24 with each other. In the sixth exemplary embodiment 100 ′, the plurality of holes 25 ′ are shown to be spherical in the first to fourth filler materials 51 ′, 52 ′, 53 ′, and 54 ′. It is not limited to this. For example, the plurality of holes 25 'included in the first to fourth filler materials 51', 52 ', 53', and 54 'may be amorphous rather than spherical. The seventh embodiment 500 is a modification of the first exemplary embodiment 100 and shows that the electrodes constituting the activated electromagnetic wavelength filter are provided. The starting point of the reflection area here can be changed by an applied electric field. In the seventh exemplary embodiment 500, the first electrode 5 and the first sub-coating layer adjacent to the surface located farthest from the first sub-coating layer 101 among the two surfaces of the fourth sub-coating layer 104. A second electrode 6 positioned between the 101 and the substrate 10 is provided, and a first voltage is applied to the first electrode 5 and a second voltage is applied to the second electrode 6. The first electrode 5 or the second electrode 6 is limited to the surface located farthest from the first sub-coating layer 101 of the two surfaces of the fourth sub-coating layer 104 or the first electrode 5 and the first electrode 5. The first sub-coating layer 101 and the substrate 10 are not limited to each other and may be arranged at various positions as necessary. The electric field between the first and second electrodes 5, 6 is generated by applying a bias voltage to these electrodes. Semiconductor materials react like dielectric materials in the absence of an electric field. However, when exposed to electric fields, semiconductor materials react like conductive materials. Such a property can be used to effectively control the wavelength at which electromagnetic waves begin to reflect. For example, the value of λ 4 in reference numeral 504 of FIG. 11 to be described later may be changed by adjusting the strength of an electric field exposed to the sub-coating layer corresponding to 504.
예시적인 제7 실시례(500)의 제1 및 제2 전극(5, 6)은 관심을 갖는 파장들에 대해 투명한 평면 도체들로 형성될 수 있다. 예컨대, 적외선 반사체들의 경우에, 제1 전극(5)은 관심을 갖는 적외선 전자기파들에 대해 투명하여야 한다. 더욱이, 만일 예시적인 제7 실시례(500)에 나타나 있는 다중층 코팅 시스템이 광학적으로 투명하다고 하면, 제1 및 제2 전극(5, 6)은 모두 광학적으로 투명할뿐만 아니라 관심을 갖는 적외선 파들을 투과시켜야 한다.The first and second electrodes 5, 6 of the seventh exemplary embodiment 500 may be formed of planar conductors that are transparent to the wavelengths of interest. For example, in the case of infrared reflectors, the first electrode 5 should be transparent to the infrared electromagnetic waves of interest. Moreover, if the multilayer coating system shown in the seventh exemplary embodiment 500 is optically transparent, the infrared waves of interest as well as the first and second electrodes 5, 6 are both optically transparent as well. It must pass through.
일반적으로, 제1 전극(5)이나 제2 전극(6) 또는 이들 양자는 격자무늬(grid)나 격자구조들(grating structures) 또는 구멍들(holes)이나 사각형들(squares) 등의 배열과 같은 더욱 복잡한 패턴들로 패턴화될 수 있다. 전극들이 그러한 구조들로 패턴화된 때에는, 관심을 갖는 적외선 파장들과 가시광은 그 패턴화된 전극들의 개구들을 통해 투과될 수 있다. 전극들이 개구들을 갖도록 패턴화된 경우에는, 그 전극들을 위한 전도성 물질들은 관심을 갖는 적외선 파장들을 투과시키는 광학적으로 투명한 도체들만으로 한정되는 것이 아니라 어떠한 전도성 물질들도 사용될 수 있다.In general, the first electrode 5 or the second electrode 6 or both may be arranged such as a grid or grating structures or an array of holes or squares or the like. It can be patterned into more complex patterns. When the electrodes are patterned into such structures, the infrared wavelengths and visible light of interest can be transmitted through the openings of the patterned electrodes. If the electrodes are patterned with openings, the conductive materials for the electrodes are not limited to optically transparent conductors that transmit infrared wavelengths of interest, but any conductive materials may be used.
이하에서는 하나 또는 그 이상의 예시적인 실시례들에 따른 다중층 코팅 시스템의 작용들을 상세히 설명한다.The operation of the multilayer coating system according to one or more exemplary embodiments is described in detail below.
도 11에는 물리적인(현실적인) 다중층 코팅 시스템(100)과 다른 이상적인 다중층 코팅 시스템(100)에서 투과와 반사의 작용을 보여주는 개략적인 도면이 나타나 있다. 비록 도 11에 나타나 있는 투과와 반사 작용들이 물리적인 다중층 코팅 시스템에 비해 너무 이상적이라고 하더라도, 그것은 다중층 코팅 시스템에서 파장들이 어떻게 선택적으로 필터링되는가에 관한 간결한 설명을 제공해 준다. 추후 물리적 다중층 코팅 시스템도 또한 도 11에 나타나 있는 바와 균등한 특성들을 나타낸다는 것을 보이도록 한다. 이를 염두에 두면서, 이하에서 이상적인 다중층 코팅 시스템에서 투과와 반사의 작용에 관해 설명한다.FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the action of transmission and reflection in a physical (real) multilayer coating system 100 and other ideal multilayer coating systems 100. Although the transmission and reflection actions shown in FIG. 11 are too ideal for a physical multilayer coating system, it provides a concise description of how wavelengths are selectively filtered in a multilayer coating system. It will be shown later that the physical multilayer coating system also exhibits equivalent properties as shown in FIG. 11. With this in mind, the following describes the effects of transmission and reflection in an ideal multilayer coating system.
이상적인 다중층 코팅 시스템은 이상적인 서브코팅층들을 구비한다. 따라서 이상적인 다중층 코팅 시스템(100)은 이상적인 제1 내지 제4 서브코팅층(101, 102, 103, 104)을 구비한다. 이상적인 다중층 코팅 시스템(100)에서 투과와 반사의 작용들이 도 11에 나타나 있으며, 도면 부호 '501'은 이상적인 제1 서브코팅층(101)과 관련된 투과와 반사의 작용을 설명하고 도면 부호 '504'는 이상적인 제4 서브코팅층(104)에 대한 유사한 작용들을 설명한다. 나머지 두 개의 작용들의 설명도, 도 11에 명시적으로 표시되어 있지는 않지만, 이상적인 제2 및 제3 서브코팅층(102, 103)과 쉽게 관련될 수 있다.An ideal multilayer coating system has ideal subcoating layers. Thus, the ideal multilayer coating system 100 has ideal first to fourth subcoat layers 101, 102, 103, 104. The actions of transmission and reflection in the ideal multilayer coating system 100 are shown in FIG. 11, and reference numeral 501 illustrates the action of transmission and reflection associated with the ideal first subcoat layer 101 and reference numeral 504. Describes similar operations for the ideal fourth subcoat layer 104. The description of the other two actions, although not explicitly indicated in FIG. 11, may be easily associated with the ideal second and third subcoat layers 102, 103.
이상적인 제4 서브코팅층(104)에 있어서는, 파장 λ의 입사 전자기파가 λ < λ4에 대해서는 완전히 투과되고, λ4 ≤ λ ≤ λc에 대해서는 완전히 반사되며, λ > λc에 대해서는 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 그러한 파장 필터 특성들을 갖는 서브코팅층들은 열 또는 적외선 전자기파들은 반사하고 가시광 스펙트럼과 방송 통신 산업에서 사용되는 파장들의 전자기파들은 투과하는 것이 매우 요구되는 창유리에 유용하게 적용된다.In an ideal fourth subcoating layer 104, incident electromagnetic waves of wavelength λ are completely transmitted for λ <λ 4 , fully reflected for λ 4 ≤ λ ≤ λ c , and partially transmitted and partially for λ> λc. Is reflected. Sub-coating layers with such wavelength filter characteristics are usefully applied to window panes where it is very necessary to reflect thermal or infrared electromagnetic waves and transmit electromagnetic waves of the visible spectrum and wavelengths used in the broadcast communications industry.
서브코팅층에서 반사 영역의 폭은 한정되어 있다. 이상적인 제4 서브코팅층(104)에 대하여는, 반사 영역의 폭은 Δλ = λc - λ4에 의해 주어진다. 일반적으로, 물리적인 서브코팅층은 반사 영역에 대해 매우 좁은 폭의 Δλ를 갖는다. 이러한 이유로, 단일 서브코팅층은 종종 열 차단 적용제품들에서는 적외선 스펙트럼의 원하지 않는 파장들을 전부 차단하기에 충분하지 않게 된다. 다행히, 서브코팅층의 반사 영역은 그 서브코팅층에 구비된 구형 공동들의 직경들을 조절함으로써 파장 범위 내에서 변화될 수 있다. 이를 나타내기 위하여, 이상적인 제1 서브코팅층(101)에서 투과와 반사의 작용들을 설명하는 도 11의 도면 부호 '501'을 참고한다. 도면 부호 '501'의 결과는 더 큰 직경 크기의 구형 공동들에 대한 이상적인 제4 서브코팅층(104)에서 투과 및 반사의 작용들을 설명하는 도면 부호 '504'의 결과와 비교될 수 있다. 양자를 비교하면, 도면 부호 '501'에서 반사 영역의 시작 지점은 λ = λ1에서 일어나게 되며, 여기서 λ4 > λ1이다. 도면 부호 '501'에서 반사 영역의 초기 지점의 변화는 제1 서브코팅층(101)의 내부에 불규칙하게 분포된 더 작은 제1 구형 공동(11)에 따른 결과이다. 예시적인 제1 실시례(100)에 있어서는, 제1 내지 제4 서브코팅층(101, 102, 103, 104)의 제1 내지 제4 구형 공동(11, 12, 13, 14)의 반경들이 a11 < a12 < a13 < a14를 충족하고, 이상적인 다중층 코팅 시스템(100)의 구형 공동들의 그러한 배열은 도 11에 나타나 있는 투과 및 반사 작용들을 나타낸다.The width of the reflective area in the subcoat layer is limited. For an ideal fourth subcoat layer 104, the width of the reflective region is given by Δλ = λ c4 . In general, the physical subcoat layer has a very narrow width Δλ with respect to the reflective region. For this reason, a single subcoating layer is often not enough to block all unwanted wavelengths of the infrared spectrum in thermal barrier applications. Fortunately, the reflective area of the subcoating layer can be varied within the wavelength range by adjusting the diameters of the spherical cavities provided in the subcoating layer. To illustrate this, reference is made to reference numeral 501 in FIG. 11 that illustrates the effects of transmission and reflection in the ideal first subcoat layer 101. The result of '501' can be compared with the result of '504' which describes the effects of transmission and reflection in the ideal fourth subcoat layer 104 for larger diameter sized spherical cavities. Comparing both, the starting point of the reflection area at '501' occurs at λ = λ 1 , where λ 4 > λ 1 . The change in the initial point of the reflective region at 501 is a result of the smaller first spherical cavity 11 distributed irregularly inside the first subcoat layer 101. In the first exemplary embodiment 100, the radii of the first to fourth spherical cavities 11, 12, 13, 14 of the first to fourth subcoat layers 101, 102, 103, 104 are a 11. <a 12 <a 13 <a 14 , and such an arrangement of spherical cavities of an ideal multilayer coating system 100 exhibits the transmissive and reflective actions shown in FIG. 11.
단일 서브코팅층은 그 반사 영역에 대한 한정된 폭의 Δλ로 인해 원하지 않는 파장들을 전부 반사하기에는 충분하지 않다. 그러나, 제1 내지 제4 서브코팅층(101, 102, 103, 104)은 반사 영역에 대한 더 큰 실효적 폭의 (Δλ)eff를 갖는 다중층 코팅 시스템을 형성하도록 함께 적층될 수 있다. 예컨대, 도 11에 투과 및 반사 작용들이 나타나 있는 이상적인 다중층 코팅 시스템(100)은 그 반사 영역에 대해 (Δλ)eff = λc - λ1의 실효적 폭을 갖는다. 이상적인 다중층 코팅 시스템(100)에 있어서는, 제4 서브코팅층(104)에 의해 반사되지 않는 원하지 않는 파장들의 어떠한 전자기파들도 그 다음의 제1 내지 제3 서브코팅층(101, 102, 103)에 의해 결국 반사되게 된다. 도 11에서 파장 범위 λ1 ≤ λ ≤ λ4에 속하는 반사파들은 다중층 코팅 시스템(100)의 내부에 가두어지지 않게 되는데, 이는 이들 전자기파들에 대하여 이동 경로상에는 반사 영역들이 없기 때문이다. 예컨대, 파장 범위 λ1 ≤ λ ≤ λ2의 전자기파가 제1 서브코팅층(101)에서 반사된다고 가정한다. 그러한 반사 전자기파는 내부 반사 없이 제2 내지 제4 서브코팅층(102, 103, 104)을 가로질러 이동하여 최종적으로 다중층 코팅 시스템(100)을 빠져나가게 된다. 이동 경로상에서 반사 영역이 없기 때문에 내부 반사가 발생하지 않게 된다. 또한 그러한 이유로 파장 범위 λ1 ≤ λ ≤ λ2에 속하는 반사된 어떠한 전자기파들도 다중층 코팅 시스템에서 자기 가열을 야기하지 않게 된다. 그러나, 파장 범위 λ > λc의 전자기파들은 그 다음의 서브코팅층들을 가로질러 이동하기 때문에 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 그러한 전자기파들은 그 서브코팅층들 사이의 경계면들에서 내부 반사되게 된다. 결과적으로, 이러한 전자기파들은 다중층 코팅 시스템(100)의 자기 가열을 야기하게 된다. 다행히도, 파장 범위 λ > λc의 전자기파들은 파장 범위 λ ≤ λ4의 전자기파들만큼 활동적이지는 않다. 파장 범위 λ > λc의 전자기파들이 다중층 코팅 시스템의 가열을 야기하는 것은 무시할 수 있을 정도에 불과하다.The single subcoat layer is not sufficient to reflect all of the unwanted wavelengths due to the Δλ of the finite width for its reflection area. However, the first through fourth subcoat layers 101, 102, 103, 104 can be stacked together to form a multilayer coating system having a larger effective width (Δλ) eff for the reflective region. For example, an ideal multilayer coating system 100 in which transmissive and reflective actions are shown in FIG. 11 has an effective width of (Δλ) eff = λ c1 for its reflective area. In an ideal multilayer coating system 100, any electromagnetic waves of undesired wavelengths that are not reflected by the fourth subcoat layer 104 are followed by the first to third subcoat layers 101, 102, 103. Eventually it will be reflected. In FIG. 11 reflected waves in the wavelength range λ 1 ≦ λ ≦ λ 4 are not confined inside the multilayer coating system 100 because there are no reflective regions on the travel path for these electromagnetic waves. For example, it is assumed that electromagnetic waves in the wavelength range λ 1 ≦ λ ≦ λ 2 are reflected by the first subcoat layer 101. Such reflected electromagnetic waves travel across the second to fourth subcoat layers 102, 103, 104 without internal reflection and finally exit the multilayer coating system 100. Since there is no reflection area on the travel path, internal reflection does not occur. Also for that reason any reflected electromagnetic waves in the wavelength range λ 1 ≦ λ ≦ λ 2 will not cause magnetic heating in the multilayer coating system. However, because electromagnetic waves in the wavelength range λ> λ c travel across the subsequent subcoat layers, some are transmitted and some are reflected. Such electromagnetic waves are internally reflected at the interfaces between the subcoats. As a result, these electromagnetic waves cause self heating of the multilayer coating system 100. Fortunately, electromagnetic waves in the wavelength range λ> λ c are not as active as those in the wavelength range λ ≤ λ 4 . It is negligible that electromagnetic waves in the wavelength range λ> λ c cause heating of the multilayer coating system.
전술한 설명들에 있어서는, 다중층 코팅 시스템은 그 최상부에 조사되었다. 예시적인 제1 실시례(100)에 있어서는, 최상부는 제4 서브코팅층(104)이고 최하부는 제1 서브코팅층(101)이다. 다중층 코팅 시스템(100)은 또한 최하부에 조사될 수도 있으며 이에 관한 기본적인 전자기파들의 투과 및 반사 작용들의 많은 부분은 여전히 도 11에 나타나 있는 바와 같이 설명될 수 있다. 예컨대, 0 < λ < λ1를 충족하는 파장들을 갖는 입사 전자기파들은 서브코팅층들을 가로질러 완전히 투과되는 반면에 λ > λc를 충족하는 파장들을 갖는 입사 전자기파들은 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 그러나, 투과 및 반사 작용들에 있어서 주요한 수정사항들은 입사 전자기파의 방향이 도 2에서와 반대로 되어 있을 때에 생기게 된다. 비록 λ1 ≤ λ ≤ λ4를 충족하는 파장들을 갖는 입사 전자기파들이 여전히 완전히 반사된다고 하더라도, 도 11에서 λ4 < λ ≤ λc를 충족하는 파장들을 갖는 입사 전자기파들은 그 입사 방향이 도 2에서와 반대로 되어 있기 때문에 일부는 반사되고 일부는 투과된다. 영역 A, B 및 C에서 부분적으로 투과된 전자기파들은 서로 다른 서브코팅층들 사이에서 발생되는 내부 반사들을 겪게 된다. 그러한 내부 반사들은 다중층 코팅 시스템의 자기 가열을 야기하게 된다.In the foregoing descriptions, the multilayer coating system has been irradiated on top. In the first exemplary embodiment 100, the topmost portion is the fourth subcoat layer 104 and the bottommost portion is the first subcoat layer 101. The multilayer coating system 100 may also be irradiated at the bottom and many of the transmission and reflection actions of the basic electromagnetic waves in this regard can still be described as shown in FIG. 11. For example, incident electromagnetic waves with wavelengths satisfying 0 <λ <λ 1 are transmitted completely across the sub-coating layers, while incident electromagnetic waves with wavelengths satisfying λ> λ c are partially transmitted and partially reflected. However, major modifications in the transmission and reflection actions occur when the direction of the incident electromagnetic wave is reversed in FIG. 2. Although incident electromagnetic waves with wavelengths satisfying λ 1 ≤ λ ≤ λ 4 are still fully reflected, the incident electromagnetic waves with wavelengths satisfying λ 4 <λ ≤ λ c in FIG. Because they are reversed, some are reflected and some are transmitted. Partially transmitted electromagnetic waves in regions A, B and C experience internal reflections generated between different subcoat layers. Such internal reflections will cause self heating of the multilayer coating system.
이하에서는, 물리적인 다중층 코팅 시스템의 투과 및 반사 작용들이 상세히 설명된다.In the following, the transmissive and reflective actions of the physical multilayer coating system are described in detail.
물리적인 제1 서브코팅층(104)은 이상적인 제1 서브코팅층(104)과 반대로 도면 부호 '504'에 나타나 있는 바와 같이 그렇게 선명하게 윤곽을 드러낸 투과 및 반사 영역들을 갖지 않는다. 그러나, 물리적인 서브코팅층들이 다중층 코팅 시스템을 형성하도록 서로 적층되어 있을 때에는, 결과적인 투과 및 반사 작용들은 이상적인 코팅 시스템에 대해 도 11을 참조하여 설명된 특성들의 대부분을 나타낸다.The physical first subcoat layer 104 does not have transmissive and reflective regions so clearly outlined as shown at 504 as opposed to the ideal first subcoat layer 104. However, when the physical subcoating layers are stacked together to form a multilayer coating system, the resulting transmissive and reflective actions exhibit most of the properties described with reference to FIG. 11 for an ideal coating system.
도 12에는, 세 가지 서로 다른 반경들, a = 200 nm, a = 450 nm 및 a = 700 nm을 갖는 구형 공동들이 각각 굴절률 n = 1.4962의 매질(필러 물질) 내에 매립되어 있고 강도(intensity) Io의 입사 전자기파로 조사되는 경우에 대해 얻게 되는 각각의 ΔQ의 그래프가 나타나 있다. 여기서, ΔQ = Qbac - Qext의 차이함수이고, Qbac는 후방 산란 계수(backward scattering efficiency factor 또는 back-scattering efficiency factor)이며, Qext는 흡광 계수(extinction efficiency factor)이다. Qbac 및 Qext를 계산하기 위하여 미이 이론(Mie theory)이 사용되었다. 도 12에서는 각각의 ΔQ 그래프가 두 개의 서로 구별되는 영역들을 갖고 있음을 쉽게 알 수 있다. 제1 영역(I)은 ΔQ가 음의 값(ΔQ < 0)을 갖는 특성을 보이는 반면에 제2 영역(II)은 ΔQ가 양의 값(ΔQ > 0)을 갖는 특성을 보인다. 비록 도 12에 명백하게 나타나 있지는 않지만, 충분히 큰 파장들을 갖는 파들에 대해서는 ΔQ의 값이 0에 접근한다. ΔQ가 0에 접근하는 영역은 제3 영역(III)으로 볼 수 있다.In FIG. 12, spherical cavities having three different radii, a = 200 nm, a = 450 nm and a = 700 nm, are embedded in a medium (filler material) with refractive index n = 1.4962 and intensity I A graph of each ΔQ obtained for the case of irradiation with the incident electromagnetic wave of o is shown. Here, ΔQ = Q bac -Q ext is a difference function, Q bac is a backward scattering efficiency factor or back-scattering efficiency factor, Q ext is an extinction efficiency factor. Mie theory was used to calculate Q bac and Q ext . 12, it can be easily seen that each ΔQ graph has two distinct regions. The first region I exhibits the characteristic that ΔQ has a negative value (ΔQ <0), while the second region II exhibits the characteristic of ΔQ having a positive value (ΔQ> 0). Although not explicitly shown in FIG. 12, for waves with sufficiently large wavelengths the value of ΔQ approaches zero. The region where ΔQ approaches zero can be seen as the third region (III).
도 12의 각각의 ΔQ 그래프의 영역들과 도 11의 도면 부호 '504'에 나타나 있는 투과 및 반사 작용들의 영역들 사이의 상응성은 제1 및 제2 영역들(I, II)에서 선택된 파장들에 대해 나타나게 된다. 계산에 있어서는, 굴절률 n = 1.4962의 매질(필러 물질) 내에 매립되어 있는 반경 a = 200nm의 구형 공동이 강도(intensity) Io의 입사 전자기파로 조사되는 것을 가정한다. 전방 및 후방 산란파들의 가시적 표현을 위해, 산란파 강도(scattered wave intensity) Is와 입사파 강도(incidence wave intensity) Io의 비율이 전술한 제1 및 제2 영역들(I, II)로부터 선택된 파장들 각각에 대해 극좌표로 나타내었다. 제1 영역(I)으로부터 선택된 파장들에 대한 결과들은 도 13에 나타나 있으며, 제2 영역(II)으로부터 선택된 파장들에 대한 결과들은 도 14에 나타나 있다. 양 극좌표들에 있어서 구형 공동은 중심에 위치해 있으며 왼쪽으로부터 조사된다. 도 13 및 도 14의 결과들은 제1 영역(I)의 파장들은 전방으로 산란되는(즉, 투과되는) 것이 강한 반면에 제2 영역(II)의 파장들은 전방으로 산란되는(즉, 투과되는) 것은 물론 후방으로 산란되는(즉, 반사되는) 것도 존재하게 됨을 나타낸다. 따라서, 도 12의 제1 영역(I)은 도면 부호 '504'에서 파장 범위 0 < λ < λ4와 관련될 수 있고, 도 12의 제2 영역(II)은 도면 부호 '504'에서 파장 범위 λ4 < λ ≤ λc와 관련될 수 있다. 비록 도 12에 명백하게 나타나 있지는 않지만, 산란파 강도(scattered wave intensity) Is와 입사파 강도(incidence wave intensity) Io의 비율은 충분히 큰 파장들에 대해서는 1에 접근한다. 이 영역의 파들은 도 10의 도면 부호 '504'에서 λ > λc를 충족하는 파장들을 갖는 파들에 상응하며, 이러한 파들은 동일한 규모들로 일부는 투과되고 일부는 반사된다. 이러한 결과들은 유전체 매질(필러 물질)에 매립된 구형 공동이 적외선 전자기파들을 반사하는데 작용한다는 것을 확인해 준다. 또한, 페인트와 같은 혼합물에서 구형 공동들의 존재는 직접적인 열 전도 과정과 관련되는 열 전달들을 줄임으로써 열 손실에 대한 절연성을 향상시킨다.The correspondence between the regions of each ΔQ graph of FIG. 12 and the regions of the transmissive and reflective actions shown at 504 in FIG. 11 depends on the wavelengths selected in the first and second regions I, II. Will appear. In the calculation, it is assumed that a spherical cavity having a radius a = 200 nm embedded in a medium (filler material) having a refractive index n = 1.4962 is irradiated with incident electromagnetic waves of intensity I o . For the visible representation of forward and backward scattered waves, the ratio of scattered wave intensity I s and incident wave intensity I o is a wavelength selected from the first and second regions I and II described above. Polar coordinates are shown for each of these. Results for the wavelengths selected from the first region I are shown in FIG. 13, and results for the wavelengths selected from the second region II are shown in FIG. 14. In bipolar coordinates, the spherical cavity is centered and irradiated from the left. The results in FIGS. 13 and 14 show that the wavelengths of the first region I are strongly scattered (ie transmitted) while the wavelengths of the second region II are scattered forward (ie, transmitted). As well as being scattered back (ie, reflected). Accordingly, the first region I of FIG. 12 may be associated with a wavelength range 0 <λ <λ 4 at 504, and the second region II of FIG. 12 is a wavelength range at 504. λ 4 <λ ≦ λ c . Although not explicitly shown in FIG. 12, the ratio of scattered wave intensity I s and incident wave intensity I o approaches 1 for sufficiently large wavelengths. The waves in this region correspond to waves with wavelengths satisfying λ> λ c at 504 in FIG. 10, which are partially transmitted and partially reflected at the same scales. These results confirm that the spherical cavity embedded in the dielectric medium (filler material) acts to reflect infrared electromagnetic waves. In addition, the presence of spherical cavities in a mixture such as paint improves insulation against heat loss by reducing heat transfers associated with the direct heat conduction process.
비록 전술한 도면들에서 서브코팅층들이 많은 구형 공동들을 함유한다고 하더라도, ΔQ는 단일 구형 공동의 경우에 계산된 것이 명백하며, 이러한 결과들은 서브코팅층들에서 투과 및 반사 작용들을 설명하기 위해 사용되었다. 그러한 분석은, 각 서브코팅층들의 구형 공동들이 그들 사이의 상호작용이 무시될 수 있도록 서로 충분히 분리되어 있다고 하면, 유효하게 된다. 관심을 갖는 주어진 파장, 예컨대, λ에 대해, ~10λ의 거리만큼 분리되어 있는 가장 가깝게 이웃한 두 개의 구형 미립자들은 '충분히 분리된' 것으로 볼 수 있다. 예컨대, 파의 투과 및 반사 작용들이 도면 부호 '504'에 의해 설명되는 이상적인 서브코팅층(104)에서 상기 '관심을 갖는 파장, λ'는 λ = λ4로 나타낼 수 있으며, 이 파장은 반사 영역이 시작하는 지점을 정의한다. 유사하게, 도면 부호 '501'이 파의 투과 및 반사 작용들을 설명하는 이상적인 서브코팅층(101)에 있어서는, 상기 '관심을 갖는 파장, λ'는 λ = λ1로 나타낼 수 있다. 이제, (이상적인 서브코팅층들과 반대로) 물리적인 서브코팅층들에 대해서는, 파의 투과 및 반사 작용들은 ΔQ 그래프에 의한 특성을 갖게 된다. Although the subcoating layers in the preceding figures contain many spherical cavities, it is evident that ΔQ was calculated in the case of a single spherical cavity, and these results were used to explain the transmission and reflection actions in the subcoating layers. Such analysis is valid if the spherical cavities of the respective subcoating layers are sufficiently separated from each other so that the interaction between them is neglected. For a given wavelength of interest, for example λ, the two nearest neighboring spherical particulates separated by a distance of ˜10λ may be considered 'sufficiently separated'. For example, in an ideal subcoating layer 104 where the transmission and reflection behaviors of waves are described by reference numeral 504, the wavelength of interest, λ, can be represented by λ = λ 4 , where the reflection region is Define the starting point. Similarly, in an ideal subcoat layer 101 where reference numeral 501 describes the transmission and reflection actions of waves, the wavelength of interest, λ, can be represented by λ = λ 1 . Now, for the physical subcoating layers (as opposed to ideal subcoating layers), the transmission and reflection actions of the wave are characterized by the ΔQ graph.
이하에서는 다중층 코팅 시스템을 제조하는 다양한 방법에 대해 설명한다. 다중층 코팅 시스템의 제조에 관련된 간단한 과정들은 (1) 각 서브코팅층들용 혼합물들을 준비하는 것 및 (2) 각 혼합물을 각 서브코팅층을 형성하기 위해 기판 상에 적용하는 것이다. Hereinafter, various methods of manufacturing the multilayer coating system will be described. Simple procedures relating to the manufacture of a multilayer coating system are (1) preparing the mixtures for each subcoating layer and (2) applying each mixture onto the substrate to form each subcoating layer.
도 15에는 예시적으로 다중층 코팅 시스템을 제조하는 방법이 나타나 있다. 제1 용액이 담긴 제1 컨테이너에는 일정한 크기의 작은 구형 공동들이 혼합된다. 제2 용액이 담긴 제2 컨테이너에는 제1 용액의 작은 구형 공동들보다 더 큰 일정한 크기의 큰 구형 공동들이 혼합된다. 구형 공동들이 통상의 페인트에 혼합되는 경우에는, 제1 컨테이너의 제1 용액 및 제2 컨테이너의 제2 용액은 그 통상의 페인트로 형성될 수 있다. 기판 상의 제1 서브코팅층은 코팅되지 않은 기판을 제1 컨테이너의 제1 용액에 디핑(dipping)함으로써 형성할 수 있다. 그 다음, 제1 서브코팅층이 도포된 기판을 제2 컨테이너의 제2 용액에 디핑하기 전에 건조(dry) 또는 경화(cure)시킬 수 있다. 이후, 제1 서브코팅층이 형성된 기판을 제2 컨테이너의 제2 용액에 디핑함으로써 제1 서브코팅층 상에 제2 서브코팅층을 도포한다. 제2 서브코팅층이 도포된 기판을 건조(dry) 또는 경화(cure)시킴으로써 기판 상에 두 개의 서브코팅층이 순차로 형성된 다중층 코팅 시스템을 제조할 수 있다. 이러한 디핑법(dipping method)에 의해서는 기판의 양 표면들 상에 다중층 코팅 시스템을 형성할 수 있다.15 illustrates an exemplary method of making a multilayer coating system. Small spherical cavities of constant size are mixed in the first container containing the first solution. The second container containing the second solution is mixed with large spherical cavities of constant size larger than the small spherical cavities of the first solution. If the spherical cavities are mixed in a conventional paint, the first solution of the first container and the second solution of the second container may be formed of the conventional paint. The first subcoat layer on the substrate can be formed by dipping an uncoated substrate into a first solution of a first container. Subsequently, the substrate to which the first subcoat layer is applied may be dried or cured before dipping into the second solution of the second container. Thereafter, the second subcoat layer is applied onto the first subcoat layer by dipping the substrate on which the first subcoat layer is formed into the second solution of the second container. By drying or curing the substrate to which the second subcoating layer is applied, a multilayer coating system in which two subcoating layers are sequentially formed on the substrate can be manufactured. This dipping method can form a multilayer coating system on both surfaces of a substrate.
양 표면이 아니라 일 표면에만 다중층 코팅 시스템을 형성하기 위한 기판들에 대해서는, 구형 공동들이 혼합된 혼합물들을 스핀 코팅(spin coating)의 반복에 의해 기판의 일 표면 상에 도포함으로써 다중층 코팅 시스템을 형성할 수 있다.For substrates for forming a multilayer coating system on only one surface but not on both surfaces, the multilayer coating system may be applied by applying a mixture of spherical cavities onto one surface of the substrate by repeating spin coating. Can be formed.
파이프의 내측면과 같이 원통형 내측면을 갖는 대상들에 대해서는, 구형 공동들이 혼합된 혼합물들을 스핀 캐스팅(spin casting)의 반복에 의해 원통형 내측면에 도포함으로써 다중층 코팅 시스템을 형성할 수 있다.For objects having a cylindrical medial side, such as the medial side of a pipe, a mixture of spherical cavities can be applied to the cylindrical medial side by repeated spin casting to form a multilayer coating system.
주택 표면들 또는 자동차 표면들과 같은 대상들에 대해서는, 스프레이법(spraying method)의 반복에 의해 그 표면 상에 다중층 코팅 시스템들을 형성할 수 있다.For objects such as housing surfaces or automobile surfaces, it is possible to form multilayer coating systems on that surface by repeating the spraying method.
도 15에 예시적으로 나타나 있는 다중층 코팅 시스템의 제조방법에 있어서는, 각 서브코팅층을 위한 혼합물로서 제1 및 제2 용액이 구형 공동들과 함께 통상의 페인트를 혼합함으로써 형성되어 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 다중층 코팅 시스템의 각 서브코팅층들을 위한 혼합물들은 구형 공동들을 어떠한 용액들에도 함께 섞음으로써 준비될 수 있다. 이들 용액에는 용제형 코팅들(solvent base coatings), (접착제, 점토 등과 같은) 복합체 혼합물들, (폴리우레탄(polyurethane), 엘라스토머들(elastomers), 플라스틱들(plastics), 젤라틴(gelatin), 에폭시(epoxy), 아크릴(acrylic), 폴리메칠메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA) 등과 같은) 고분자 물질들뿐만 아니라 일부 열거된 다양한 수지들(resins) 및 시멘트와 같은 바인더들(binders)이 포함되지만 이에 한정되지는 않는다. 대안적인 예로서, 하나의 크기의 구형 공동들이 액화된 PMMA(폴리메칠메타크릴레이트(polymethylmethacrylate)) 용액에 혼합될 수 있다. 이러한 경우에는, 도 15에서 제2 용액도 액화된 PMMA에 의해 나타낼 수 있지만, 제1 용액에 혼합된 것들보다 더 큰 직경 크기들의 구형 공동들이 혼합된다. 다중층 코팅 시스템은 이미 설명된 디핑 과정들에 따라 기판 상에 형성될 수 있다. In the method of manufacturing the multilayer coating system illustrated by way of example in FIG. 15, the first and second solutions as a mixture for each subcoating layer are formed by mixing conventional paint with spherical cavities, but not limited thereto. Does not. Mixtures for each subcoating layer of the multilayer coating system can be prepared by mixing the spherical cavities together in any solutions. These solutions include solvent base coatings, composite mixtures (such as adhesives, clays, etc.), polyurethanes, elastomers, plastics, gelatin, epoxy but also not limited to polymeric materials such as epoxy, acrylic, polymethylmethacrylate (PMMA), as well as some listed resins and binders such as cement. Does not. As an alternative example, spherical cavities of one size may be mixed in a liquefied PMMA (polymethylmethacrylate) solution. In this case, the second solution in FIG. 15 may also be represented by liquefied PMMA, but spherical cavities of larger diameter sizes are mixed than those mixed in the first solution. The multilayer coating system can be formed on the substrate according to the dipping procedures already described.
또다른 대안적인 예에 있어서는, 다중층 코팅 시스템의 각 서브코팅층들을 위한 혼합물들은 구형 공동들을 폴리우레탄과 같은 고분자 물질로 형성된 용액에 혼합함으로써 준비될 수 있다. 이 경우에는, 도 15의 제1 용액과 제2 용액은 폴리우레탄 용액들로 나타낼 수 있으며, 여기서 각 용액들은 적절한 직경 크기들의 구형 공동들을 함유한다. In another alternative example, the mixtures for each subcoating layer of a multilayer coating system may be prepared by mixing spherical cavities into a solution formed of a polymeric material such as polyurethane. In this case, the first solution and the second solution of FIG. 15 may be represented as polyurethane solutions, where each solution contains spherical cavities of appropriate diameter sizes.
도 16에는 예시적으로 다중층 코팅 시스템을 제조하는 다른 방법이 나타나 있다. 이러한 다중층 코팅 시스템은 이전에 설명한 공정들에 따라 직물망(fabric net)을 제1 용액 및 제2 용액에 소킹(soaking)(또는 디핑)함으로써 그 위에 형성될 수 있다. 먼저, 도 16A에 나타나 있는 바와 같은 직물망을 준비한다. 직물망이란 실이나 와이어(wire)로 그물을 만든 일종의 망이다. 그 다음, 도 16B에 나타나 있는 바와 같이, 구형 공동들이 혼합된 제1 용액이 담긴 제1 컨테이너에 직물망을 디핑 코팅함으로써 하나의 서브코팅층을 형성한다. 이 경우, 직물망이 골격(skeleton) 역할을 하기 때문에 서브코팅층이 잘 부러지거나 파손되지 않음은 물론 구조가 유연하게 된다. 이러한 방법으로 복수의 서브코팅층을 형성한다. 이와 같이 형성된 복수의 서브코팅층들을 적층하여 다중층 코팅 시스템을 만들 수 있다. 이때 적층된 복수의 서브코팅층들을 결합하기 위해서는 서브코팅층들을 접착제와 같은 물질로 결합시키거나 실로 꿰매어(sewing) 결합시킬 수 있다. 이와 같이 완성된 다중층 코팅 시스템의 일례가 도 16C에 나타나 있다.16 illustrates another method of manufacturing a multilayer coating system, by way of example. Such a multilayer coating system can be formed thereon by soaking (or dipping) a fabric net into a first solution and a second solution according to the processes described previously. First, prepare a fabric network as shown in FIG. 16A. A woven net is a kind of net made of thread or wire. Then, as shown in FIG. 16B, one subcoating layer is formed by dipping and coating the fabric net into a first container containing a first solution in which spherical cavities are mixed. In this case, since the fabric network serves as a skeleton, the sub-coating layer is not easily broken or broken, as well as the structure is flexible. In this way a plurality of sub-coating layers are formed. The plurality of sub-coating layers thus formed may be stacked to form a multilayer coating system. In this case, in order to bond the plurality of laminated sub-coating layers, the sub-coating layers may be bonded with a material such as an adhesive or sewn with a thread. An example of such a multilayer coating system completed is shown in FIG. 16C.
유사하게, 다중층 코팅 시스템은 직물 섬유(textile fiber)의 가닥(strand) 상에 형성될 수 있다. 즉, 이전에 설명한 공정들에 따라 직물 섬유 가닥을 제1 용액 및 제2 용액에 소킹(soaking)(또는 디핑)함으로써 그 위에 형성될 수 있다. 다중층 코팅 시스템으로 코팅된 그러한 섬유 가닥의 실들(threads)은 내열의복(heat resistant clothes)을 만드는데에 사용될 수 있다. 또한 그러한 다중층 코팅 시스템은 신발에 단열재로 활용될 수도 있다.Similarly, a multilayer coating system can be formed on strands of textile fibers. That is, the fabric fiber strands may be formed thereon by soaking (or dipping) the fabric fiber strands into the first and second solutions according to the processes described previously. Threads of such fiber strands coated with a multilayer coating system can be used to make heat resistant clothes. Such multilayer coating systems may also be utilized as insulation in shoes.
도 17에는 예시적으로 다중층 코팅 시스템을 제조하는 또다른 방법이 나타나 있다. 제1 컨테이너에 제1 용액을 준비한다. 제1 용액은 용액(solution)과 작은 공동이 혼합된 물질을 말한다. 이 제1 용액을 몰드(mold)에 부어 넣은 뒤 경화(curing)시켜 다중층 코팅 시스템의 각 서브코팅층들을 만들 수 있다. 예컨대, 제1 컨테이너에 있는 제1 용액을 몰드에 부운 뒤 건조시켜 제1 서브코팅층을 형성할 수 있다. 제2 컨테이너에 있는 제2 용액을 다른 몰드에 부어 넣은 뒤 건조시켜 제2 서브코팅층을 만들 수 있다. 이와 같이 형성된 제1 서브코팅층 및 제2 서브코팅층을 접착제를 이용해 붙여 다중층 코팅 시스템을 만들 수 있다. 접착제로 제1 서브코팅층 및 제2 서브코팅층을 붙이는 방법 외에 두 층들을 꿰매는(sewing) 방법도 있다.17 illustrates another method of manufacturing a multilayer coating system by way of example. Prepare a first solution in a first container. The first solution refers to a material in which a solution and a small cavity are mixed. This first solution can be poured into a mold and then cured to make each subcoating layer of the multilayer coating system. For example, the first solution in the first container may be poured into a mold and dried to form a first subcoat layer. The second solution in the second container can be poured into another mold and dried to form a second subcoating layer. The first subcoating layer and the second subcoating layer thus formed may be pasted with an adhesive to form a multilayer coating system. In addition to attaching the first subcoat layer and the second subcoat layer with an adhesive, there is also a method of sewing two layers.
도 17의 제1 및 제2 용액은 다양하게 혼합하여 만들 수 있는데, 그 중 하나로 수용성 폴리우레탄(aqua polyurethane or water based polyurethane)에 구형 공동들을 섞어 만드는 방법이 있다. 수용성 폴리우레탄은 물에 고체 폴리우레탄 폴리머(solid polyurethane polymer)가 에멀젼(emulsion)되어 있는 구조인데, 제품에 따라 물과 고체 폴리우레탄 폴리머 비중의 차이가 있다. 고체 폴리우레탄 폴리머 비중이 40% 그리고 물의 비중이 60%인 수용성 폴리우레탄을 사용할 경우, 공동 입자는 고체 폴리우레탄 폴리머 질량의 2배 이상도 넣을 수 있다. 공동의 비중이 많아 질수록 용액의 점도가 올라가는데, 공동의 비중은 용액이 묽기가 떨어져 혼합하기 힘들 떼까지 할 수 있다. 반면에, 공동의 비중이 너무 작으면 용액의 점도가 낮아 작업성은 좋으나 단열성이 떨어진다는 단점이 있다. 하나의 예로, 공동을 3M사에서 판매하는 K1 글라스 버블(glass bubble)로 사용할 경우 고체 폴리우레탄 폴리머 질량은 40 그램 그리고 K1 글라스 버블 질량은 20 그램까지 할 수 있다. 또 다른 예로, 3M사의 S60HS 글라스 버블을 활용할 경우 고체 폴리우레탄 폴리머 질량은 40 그램 그리고 S60HS 글라스 버블 질량은 88 그램까지도 할 수 있다. 글라스 버블의 양을 더 넣을수록 용액의 점도가 너무 높아져 흐름이 없는 상태까지 도달한다. 단열성을 높이기 위해서는 글라스 버블을 최대한 많이 넣어야 하지만 작업을 할 수 있는 용액의 점도와 타협할 필요가 있다.The first and second solutions of FIG. 17 may be made by mixing variously, and one of them is a method of mixing spherical cavities in an aqueous polyurethane or water based polyurethane. The water-soluble polyurethane has a structure in which a solid polyurethane polymer is emulsified in water, and there is a difference in specific gravity between water and a solid polyurethane polymer depending on the product. When water-soluble polyurethanes having a specific gravity of 40% solid polyurethane polymer and 60% water are used, the co-particles can contain at least twice the mass of the solid polyurethane polymer. The higher the specific gravity of the cavity, the higher the viscosity of the solution. On the other hand, if the specific gravity of the cavity is too small, the viscosity of the solution is low workability is good, but there is a disadvantage that the heat insulation is poor. As an example, when using a cavity as a K1 glass bubble sold by 3M, the solid polyurethane polymer mass can be up to 40 grams and the K1 glass bubble mass can be up to 20 grams. As another example, 3M's S60HS glass bubble can be used to weigh 40 grams of solid polyurethane polymer and up to 88 grams of S60HS glass bubble mass. As the amount of glass bubble is added, the viscosity of the solution becomes too high to reach the state of no flow. In order to increase the thermal insulation, glass bubbles should be added as much as possible, but it is necessary to compromise the viscosity of the working solution.
전술한 바는 다양한 예시적인 실시례들 중 하나의 예이며 그것으로 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 그 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 예시적인 실시례들에서 새로운 가르침들이나 잇점들로부터 벗어나지 않고 많은 수정사항들이 가능하다는 것을 알 수 있다. 그러한 모든 수정사항들은 청구범위에 정의된 바와 같이 본 내용의 범위 내에 포함되는 것으로 의도되어 있다.The foregoing is an example of one of various exemplary embodiments and is not to be construed as limited thereto. Those skilled in the art can appreciate that many modifications are possible in the exemplary embodiments without departing from new teachings or advantages. All such modifications are intended to be included within the scope of this disclosure as defined in the claims.
본 발명은 열 차단 시스템 및 그 제조방법이 적용되는 분야에 이용할 수 있다.The present invention can be used in the field to which the heat shield system and its manufacturing method are applied.

Claims (25)

  1. 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 a1의 복수의 구형 공동들과, 상기 구형 공동들 사이의 공간에 개재된 굴절률 n1의 필러 물질을 포함하는 층 1; 및A layer 1 comprising a plurality of spherical cavities having a radius a 1 which are irregularly distributed and separated from each other and a filler material of refractive index n 1 interposed in the space between the spherical cavities; And
    다음 단어 방정식으로 표현되는 그 다음 층들,The next layers represented by the next word equation,
    "층 i-1 상에 위치하며, 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 ai의 복수의 구형 공동들과, 상기 구형 공동들 사이의 공간에 개재된 굴절률 ni의 필러 물질을 포함하는 층 i(여기서 i는 1보다 큰 정수)""Layer i comprising a plurality of spherical cavities of radius a i located on layer i-1 and irregularly distributed and separated from each other, and a filler material of refractive index n i interposed in the spaces between the spherical cavities ( Where i is an integer greater than 1) "
    을 구비하는 다중층 코팅 시스템.Multilayer coating system having a.
  2. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 층 1 아래에 기판이 더 구비되어 있는 다중층 코팅 시스템.A multilayer coating system further comprising a substrate under said layer 1.
  3. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 층 1로부터 가장 멀리 위치한 상기 층 상에 기판이 더 구비되어 있는 다중층 코팅 시스템.And a substrate further provided on said layer located furthest from said layer 1.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,The method according to claim 2 or 3,
    상기 기판은 도전성 물질, 유전체 물질, 반도체 물질 및 직물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 구비하는 다중층 코팅 시스템.Wherein said substrate comprises one selected from the group consisting of a conductive material, a dielectric material, a semiconductor material, and a fabric.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 하나의 청구항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3,
    상기 다중층 코팅 시스템을 외부로부터 밀봉시키는 밀봉부재를 더 구비하는 다중층 코팅 시스템.And a sealing member for sealing the multilayer coating system from the outside.
  6. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5,
    상기 밀봉부재의 내부에는 실질적으로 공기가 존재하지 않는 다중층 코팅 시스템.A multilayer coating system substantially free of air inside the sealing member.
  7. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 층 i는 상기 층 i-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)과 다른 두께를 갖는 다중층 코팅 시스템.Said layer i having a thickness different from said layer i-1, where i is an integer greater than one.
  8. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 층 i는 상기 층 i-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)과 동일한 두께를 갖는 다중층 코팅 시스템.Said layer i having the same thickness as said layer i-1, where i is an integer greater than one.
  9. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 각 층은 0.01 마이크론에서 10,000 마이크론까지의 범위의 두께를 갖는 다중층 코팅 시스템.Wherein each layer has a thickness in the range of 0.01 microns to 10,000 microns.
  10. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 필러 물질은 고분자 물질(polymeric material), 바인더(binder), 수지(resin), 유전체 물질 및 세라믹 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 구비하는 다중층 코팅 시스템.And the filler material comprises one selected from the group consisting of polymeric materials, binders, resins, dielectric materials, and ceramic materials.
  11. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 필러 물질의 굴절률은 ni = ni-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 다중층 코팅 시스템.And the refractive index of the filler material satisfies n i = n i-1 where i is an integer greater than one.
  12. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 필러 물질의 굴절률은 ni > ni-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 다중층 코팅 시스템.And the refractive index of the filler material satisfies n i > n i-1 , where i is an integer greater than one.
  13. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 구형 공동들의 반경은 ai > ai-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 다중층 코팅 시스템.Wherein the radius of the spherical cavities satisfies a i > a i-1 , where i is an integer greater than one.
  14. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 구형 공동들의 반경과 상기 필러 물질의 굴절률은 ai = ai-1 및 ni > ni-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 다중층 코팅 시스템.The radius of the spherical cavities and the refractive index of the filler material satisfy a i = a i-1 and n i > n i-1 , where i is an integer greater than one.
  15. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 모든 층에 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 b의 복수의 구형 공동들이 더 포함되고, b는 b > a1 및 b > ai (여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 다중층 코팅 시스템.And further comprising a plurality of spherical cavities of radius b which are irregularly distributed and separated from each other in all the layers, b being b> a 1 and b > A multilayer coating system that meets a i , where i is an integer greater than one.
  16. 청구항 15에 있어서,The method according to claim 15,
    상기 층 1를 이루고 있는 필러 물질에 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 c1의 복수의 구형 입자들이 더 포함되고,Further comprising a plurality of spherical particles of a radius c 1 irregularly distributed and separated from each other in the filler material constituting the layer 1,
    상기 층 i를 이루고 있는 필러 물질에 불규칙하게 분포되고 서로 분리되며 반경 ci의 복수의 구형 입자들이 더 포함되며,Further comprising a plurality of spherical particles of a radius c i irregularly distributed and separated from each other in the filler material constituting the layer i,
    상기 c1는 b > a1 > c1을 충족하며,C 1 satisfies b> a 1 > c 1 ,
    상기 ci는 b > ai > ci 및 ci > ci-1 (여기서 i는 1보다 큰 정수)를 충족하는 다중층 코팅 시스템.Wherein c i is b> a i> c i and c i> c i-1 (where i is an integer greater than 1) multi-layer coating systems to meet.
  17. 청구항 16에 있어서,The method according to claim 16,
    상기 구형 입자는 도전성 물질, 유전체 물질, 반도체 물질 및 세라믹 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 구비하는 다중층 코팅 시스템.Wherein the spherical particles comprise one selected from the group consisting of conductive materials, dielectric materials, semiconductor materials, and ceramic materials.
  18. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 필러 물질은 그 내부에 복수의 구멍들을 더 구비하는 다중층 코팅 시스템.The filler material further comprises a plurality of holes therein.
  19. 청구항 18에 있어서,The method according to claim 18,
    상기 복수의 구멍들은 상기 구형 공동들보다 더 큰 크기의 반경을 갖는 복수의 구형 구멍들인 다중층 코팅 시스템.Wherein the plurality of holes are a plurality of spherical holes having a larger size radius than the spherical cavities.
  20. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 구형 공동은 0.002 마이크론에서 500 마이크론까지의 범위의 캐비티(cavity) 반경을 갖는 다중층 코팅 시스템.Wherein the spherical cavity has a cavity radius in the range of 0.002 microns to 500 microns.
  21. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 구형 공동은 중공의(hollow) 유전체 쉘(shell), 중공의 도전체 쉘 및 중공의 반도체 쉘로 이루어진 군으로부터 선택된 하나로 형성되어 있는 다중층 코팅 시스템.Wherein the spherical cavity is formed of one selected from the group consisting of a hollow dielectric shell, a hollow conductor shell and a hollow semiconductor shell.
  22. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 기판으로부터 가장 멀리 위치한 상기 층의 두 개의 면들 중 더 먼 것에 인접하여 위치한 제1 전극;A first electrode located adjacent one of the two faces of the layer farthest from the substrate;
    상기 층 1과 상기 기판 사이에 위치한 제2 전극;A second electrode located between the layer 1 and the substrate;
    상기 제1 전극에 인가된 제1 전압; 및A first voltage applied to the first electrode; And
    상기 제1 전압과 다르며 상기 제2 전극에 인가된 제2 전압을 더 구비하는 다중층 코팅 시스템.And a second voltage different from the first voltage and applied to the second electrode.
  23. (1) 반경 a1의 복수의 구형 공동들을 굴절률 n1의 필러 물질에 혼합한 제1 용액을 준비하는 단계;(1) preparing a first solution in which a plurality of spherical cavities of radius a 1 are mixed with a filler material of refractive index n 1 ;
    (2) 상기 제1 용액에 기판을 처리함으로써, 상기 기판 상에, 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 a1의 복수의 구형 공동들과 상기 구형 공동들 사이의 공간에 개재된 굴절률 n1의 필러 물질을 포함하는 층 1을 형성하는 단계;(2) By treating the substrate with the first solution, a filler having a refractive index n 1 interposed in the space between the plurality of spherical cavities having a radius a 1 and the spherical cavities that are irregularly distributed and separated from each other on the substrate. Forming a layer 1 comprising the material;
    (3) 반경 ai의 복수의 구형 공동들을 굴절률 ni의 필러 물질에 혼합한 제i 용액(여기서 i는 1보다 큰 정수)을 준비하는 단계; 및(3) preparing an i solution (where i is an integer greater than 1), wherein a plurality of spherical cavities of radius a i are mixed with a filler material of refractive index n i ; And
    (4) 상기 제i 용액에 상기 층 i-1이 형성된 기판을 처리함으로써, 상기 층 i-1 상에, 불규칙하게 분포되고 서로 분리된 반경 ai의 복수의 구형 공동들과 상기 구형 공동들 사이의 공간에 개재된 굴절률 ni의 필러 물질을 포함하는 층 i(여기서 i는 1보다 큰 정수)를 형성하는 단계(4) between the spherical cavities and the plurality of spherical cavities having a radius a i , which are irregularly distributed and separated from each other, on the layer i-1 by treating the substrate on which the layer i-1 is formed in the i-th solution; Forming a layer i comprising a filler material of refractive index n i interposed in the space of i, where i is an integer greater than one
    를 포함하는 다중층 코팅 시스템의 제조방법.Method of manufacturing a multilayer coating system comprising a.
  24. 청구항 23에 있어서,The method according to claim 23,
    상기 (2) 단계의 처리는, 상기 제1 용액에 상기 기판을 디핑하는(dipping) 방법, 상기 제1 용액을 상기 기판에 스핀 코팅하는(spin coating) 방법, 상기 제1 용액을 상기 기판에 스핀 캐스팅하는(spin casting) 방법 및 상기 제1 용액을 상기 기판에 스프레이하는(spraying) 방법으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 다중층 코팅 시스템의 제조방법.The treatment of step (2) may include: dipping the substrate into the first solution, spin coating the first solution into the substrate, and spin the first solution into the substrate. A method of manufacturing a multilayer coating system, the method selected from the group consisting of a casting method and a method of spraying the first solution onto the substrate.
  25. 청구항 23에 있어서,The method according to claim 23,
    상기 (4) 단계의 처리는, 상기 제i 용액에 상기 층 i-1이 형성된 기판을 디핑하는(dipping) 방법, 상기 제i 용액을 상기 층 i-1이 형성된 기판에 스핀 코팅하는(spin coating) 방법, 상기 제i 용액을 상기 층 i-1이 형성된 기판에 스핀 캐스팅하는(spin casting) 방법 및 상기 제i 용액을 상기 층 i-1(여기서 i는 1보다 큰 정수)이 형성된 기판에 스프레이하는(spraying) 방법으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나인 다중층 코팅 시스템의 제조방법.The treatment of step (4) includes a method of dipping a substrate on which the layer i-1 is formed in the i-th solution, and spin coating the i-th solution on the substrate on which the layer i-1 is formed. ), A method of spin casting the i-th solution onto a substrate on which the layer i-1 is formed, and a method of spraying the i-th solution on a substrate on which the layer i-1 (where i is an integer greater than 1) is formed. Method for producing a multilayer coating system which is one selected from the group consisting of a spraying method.
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Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4623390A (en) 1984-07-02 1986-11-18 Old Western Paints, Inc. Insulating paint for interior and exterior of buildings and method of making same
JPH11181629A (en) * 1997-04-28 1999-07-06 Teijin Ltd Fibrous structure, textile fabric and textile product thereof
JP2000239577A (en) * 1999-02-17 2000-09-05 Sharp Corp Coating film structure and electronic equipment housing using the same
US20070036985A1 (en) 2004-03-31 2007-02-15 Nippon Sheet Glass Company, Limited Infrared ray-cutting glass and method of manufacturing the same
US20070298242A1 (en) 2006-06-26 2007-12-27 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Lenses having dispersed metal nanoparticles for optical filtering including sunglasses
US20080035021A1 (en) 2005-06-27 2008-02-14 Sankar Sambasivan Aluminum phosphate based microspheres
JP2009108222A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Nagoya Institute Of Technology Hollow particle-containing heat insulating coating material and hollow particle-containing heat insulating coating film
US7760424B2 (en) 2006-06-22 2010-07-20 Toyoda Gosei Co., Ltd. Infrared reflecting device
US20100203336A1 (en) 2007-05-24 2010-08-12 Ming Liang Shiao Roofing granules with high solar reflectance, roofing products with high solar reflectance, and processes for preparing same
JP4748573B2 (en) * 2005-09-07 2011-08-17 国立大学法人 名古屋工業大学 Method for producing heat-insulating coating material using nano hollow particles made of silica shell
US8009351B2 (en) 2007-07-13 2011-08-30 Toyoda Gosei, Co., Ltd. Infrared reflective member, and infrared reflective device and method of making same
US8287998B2 (en) 2003-12-01 2012-10-16 Anthony David Skelhorn Composition of a thermaly insulating coating system
US20130003163A1 (en) 2011-06-30 2013-01-03 Microsoft Corporation Passive matrix quantum dot display
US8362684B2 (en) 1998-04-01 2013-01-29 Massachusetts Institute Of Technology Quantum dot white and colored light-emitting devices
US8395042B2 (en) 2008-03-24 2013-03-12 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Quantum dot solar cell with quantum dot bandgap gradients
US20130108873A1 (en) 2007-04-02 2013-05-02 Ming Liang Shiao Solar heat-reflective roofing granules, solar heat-reflective shingles and process for producing same
US20130161578A1 (en) 2008-12-16 2013-06-27 Ming Liang Shiao Roofing granules with high solar reflectance, roofing materials with high solar reflectance, and the process of making the same
US20130266800A1 (en) 2010-11-24 2013-10-10 The Regents Of The University Of California Colloidal infrared reflective and transparent conductive aluminum-doped zinc oxide nanocrystals

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4623390A (en) 1984-07-02 1986-11-18 Old Western Paints, Inc. Insulating paint for interior and exterior of buildings and method of making same
JPH11181629A (en) * 1997-04-28 1999-07-06 Teijin Ltd Fibrous structure, textile fabric and textile product thereof
US8362684B2 (en) 1998-04-01 2013-01-29 Massachusetts Institute Of Technology Quantum dot white and colored light-emitting devices
US20130207073A1 (en) 1998-04-01 2013-08-15 Lumileds Lighting Us, Llc Quantum Dot White and Colored Light Emitting Devices
JP2000239577A (en) * 1999-02-17 2000-09-05 Sharp Corp Coating film structure and electronic equipment housing using the same
US8287998B2 (en) 2003-12-01 2012-10-16 Anthony David Skelhorn Composition of a thermaly insulating coating system
US20070036985A1 (en) 2004-03-31 2007-02-15 Nippon Sheet Glass Company, Limited Infrared ray-cutting glass and method of manufacturing the same
US20080035021A1 (en) 2005-06-27 2008-02-14 Sankar Sambasivan Aluminum phosphate based microspheres
JP4748573B2 (en) * 2005-09-07 2011-08-17 国立大学法人 名古屋工業大学 Method for producing heat-insulating coating material using nano hollow particles made of silica shell
US7760424B2 (en) 2006-06-22 2010-07-20 Toyoda Gosei Co., Ltd. Infrared reflecting device
US20070298242A1 (en) 2006-06-26 2007-12-27 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Lenses having dispersed metal nanoparticles for optical filtering including sunglasses
US20130108873A1 (en) 2007-04-02 2013-05-02 Ming Liang Shiao Solar heat-reflective roofing granules, solar heat-reflective shingles and process for producing same
US20100203336A1 (en) 2007-05-24 2010-08-12 Ming Liang Shiao Roofing granules with high solar reflectance, roofing products with high solar reflectance, and processes for preparing same
US8009351B2 (en) 2007-07-13 2011-08-30 Toyoda Gosei, Co., Ltd. Infrared reflective member, and infrared reflective device and method of making same
JP2009108222A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Nagoya Institute Of Technology Hollow particle-containing heat insulating coating material and hollow particle-containing heat insulating coating film
US8395042B2 (en) 2008-03-24 2013-03-12 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Quantum dot solar cell with quantum dot bandgap gradients
US20130161578A1 (en) 2008-12-16 2013-06-27 Ming Liang Shiao Roofing granules with high solar reflectance, roofing materials with high solar reflectance, and the process of making the same
US20130266800A1 (en) 2010-11-24 2013-10-10 The Regents Of The University Of California Colloidal infrared reflective and transparent conductive aluminum-doped zinc oxide nanocrystals
US20130003163A1 (en) 2011-06-30 2013-01-03 Microsoft Corporation Passive matrix quantum dot display

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C. BOHREN; D. HUFFMAN: "Absorption and Scattering of Light by Small Particles", 1998, JOHN WILEY & SONS, INC., ISBN: 0-471-29340-7

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