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본 연구는 TiO2, SiO2를 활용한 근적외선 반사율 향상 다층박막제조 연구이다. 근적외선은 태양빛에너지의 약 50%를 차지하고 있으며 주로 열을 운반하는 역할을 한다. 따라서 실내에너지 제어를 위해 외부에서 들어오는 근적외선 반사가 필요하다. TiO2/SiO2/TiO2 다층박막은 고/저 ...

본 연구는 TiO2, SiO2를 활용한 근적외선 반사율 향상 다층박막제조 연구이다. 근적외선은 태양빛에너지의 약 50%를 차지하고 있으며 주로 열을 운반하는 역할을 한다. 따라서 실내에너지 제어를 위해 외부에서 들어오는 근적외선 반사가 필요하다. TiO2/SiO2/TiO2 다층박막은 고/저 굴절률 물질을 번갈아 적층한 구조로써, 각 층의 반사현상의 보강간섭에 의해 특정 파장에서 높은 반사율을 얻을 수 있다. 하지만 적층과정에서 생기는 공극은 광학적 성능에 큰 영향을 준다. 이는 공기의 굴절률이 1의 값은 금속산화물의 값에 비해 상당히 낮기 때문이다. 따라서 특정파장에서 반사율 향상을 위해서는 공극의 크기 및 굴절률의 변화를 고려하여야 한다. TiO2 층의 경우 반사율 향상을 위해 높은 굴절률을 유지하여야 하며, 따라서 공극의 생성을 억제하거나 메우는 방식으로 TiCl4 용액을 사용하였다. 소결과정을 통해 TiCl4 용액은 TiO2 층 표면에서 결정성 TiO2로 합성되었다. 이는 공극의 크기를 줄일 것으로 예상되며 증가된 굴절률 측정을 통해 확인할 수 있었다. 증가된 굴절률은 근적외선 영역 반사율을 x% 향상에 영향을 주었다. SiO2 층의 경우 산, 염기 촉매를 통한 졸-겔 반응 메커니즘 변화를 이용하여 공극의 크기를 조절하였다. 염기촉매의 경우 산 촉매보다 높은 가수분해 반응속도를 가지며 큰 입자를 형성한다. 이는 입자 사이의 공극의 크기를 증가 시킬 것이며 이 또한 굴절률 측정을 통해 확인 할 수 있었다. 이러한 변화는 파장 100nm의 근적외선 영역에서 4%의 반사률 향상에 영향을 주었다. 이러한 공극 제어를 통한 각 층의 굴절률 변화는 근적외선 영역 반사율 향상되는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Spectrally selective coatings are used to modulate NIR reflectance while to transmit visible waves. NIR reflective coatings consists of multilayer structures of alternative high and low refractive index materials, and it is manufactured by sol–gel synthesis and spin coating process. NIR reflective T...

Spectrally selective coatings are used to modulate NIR reflectance while to transmit visible waves. NIR reflective coatings consists of multilayer structures of alternative high and low refractive index materials, and it is manufactured by sol–gel synthesis and spin coating process. NIR reflective TiO2(high)/SiO2(low)/TiO2(high) multilayer film is advantageous for high reflectance with higher value of the refractive index for the high component and lower value of the refractive index for the low component. Refractive index of materials can be tuned as well, and it can be lowered by introducing nano-sized pores into the films. In case of SiO2 film, acid- or base-catalyzed SiO2 film has distinctive refractive index due to the different porous structure of the films. The base-catalyzed SiO2 film shows much lower refractive index than the acid-catalyzed SiO2 film, and thus the TiO2/SiO2/TiO2 multilayer structure with the base-catalyzed SiO2 film has higher NIR reflectance than the acid-catalyzed SiO2 case. In case of TiO2 film, the TiCl4 post treatment lead to pore decrease because of the deposition of the TiO2 particle between the large particles. The TiCl4 post treatment TiO2 film shows higher refractive index than that of the untreated TiO2 film. Thus, the TiO2/SiO2/TiO2 multilayer structure with the TiCl4 post treatment TiO2 film is more effective structure for NIR reflectance than the untreated TiO2 film case. Experimentally measured reflectance for the multilayer structure is compared with the transfer matrix calculation, and the experimental results show good agreements with model calculations.

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