2021 Fiscal Year Annual Research Report
イオンビーム加工に基づく光閉じ込め構造型完全暗黒シート材料の開発
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21H03753
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
雨宮 邦招 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (60361531)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
越川 博 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹技術員 (00354936)
清水 雄平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (90828005)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 暗黒シート / 平面黒体装置 / 黒体 / 放射率 / 極低反射率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
暗黒シートの可視域における低反射性能改善策を探るにあたり、まずは既に十分な低反射性能が見込まれる中赤外域において様々な組成の試料の評価を行った。その結果、カーボンブラック（CB）を混錬した樹脂単体の表面にマイクロ空洞加工を施してなる暗黒シートよりも、CB含有下地層の上にCBを含まない樹脂の表面層を設け、マイクロ空洞加工を施したものの方が半球反射率Rが低かった（R<0.001）。CBは凝集しやすく、散乱中心として働くので、CB混錬樹脂単層の場合は、入射光が表面付近でCB凝集体により散乱され、マイクロ空洞構造から容易に逃げてしまう。二層にした場合は，表面層の樹脂がある程度の赤外線吸収性を有するので、下地層のCB凝集体からの散乱光は減衰し、反射率が低減するものと示唆された。この知見は、可視域の性能向上にも有用と考えられる。
また、赤外線域でR<0.001という極低反射率自体は特筆すべき成果であり、これは裏を返すと赤外線放射率εが極めて1に近い（ε>0.999）平面黒体材料が実現したことになる。平面黒体装置は、非接触検温においてサーモグラフィをリアルタイムに補正するために温度基準（赤外線放射体）として使用される。その信頼性を高めるために、ε>0.999の暗黒シートを用いて最高精度の平面黒体装置を開発した。暗黒シートの熱伝導性も高めつつ、開発した平面黒体装置は、分光放射率、面内均一性、温度安定性などを評価した結果、0.10 ℃という従来にない小さな温度不確かさ（95 %信頼度）が実現可能であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
従来の暗黒シートの性能が制限されてきた原因が、カーボンブラック（CB）凝集体による散乱である可能性がわかった。こうした散乱反射も低減しうる構造を見出し、本成果は平面黒体装置（基準赤外線放射体）への応用にも大きく貢献した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまで暗黒シートの反射率低減を制約してきた散乱を抑制することで、光反射率
0.1 %以下の高耐久な完全暗黒シートの開発を目指す。加工・製造法も改善、大面積化して実用性も高めていく。
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