近接・遠隔場ふく射熱輸送制御に基づく樹脂複合材料の高放熱機能化に関する研究

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本研究では、樹脂材料が有する分子振動モードに基づき赤外熱輻射特性の制御をすることで、樹脂複合材料の高放熱機能化を図ることを目的として研究を行った。対象とする系は、構造の作製が容易で実用上のスケーラビリティが高い高分子薄膜と反射性基板からなる高分子光共振器構造である。具体的な研究成果は以下の通りである。(1)代表的な光学高分子材料であるPMMA、および赤外域に多数の分子振動モードを備えたアミノ系材料の薄膜赤外誘電特性を光学測定および新規誘電関数モデリングを組み合わせることで明らかにした。誘電関数は、高分子材料の構造の不均一性に起因するガウス線拡がりを考慮したガウス畳み込み型Drude-Lorentzモデルを使用し、高精度かつ物理的に確からしいモデリングが可能になった。(2)高分子材料の各分子振動モードの振動子強度および減衰率に着目し、高分子薄膜厚さを適切にチューニングすることで、特定の帯域において狭帯域から広帯域のスペクトル制御が可能なことを実験的・数値解析的に示した。(3)時間的結合モード理論に基づき、対象とする高分子光共振器構造における分子振動モードと構造起因の光干渉モードの結合状態に加えて、その薄膜厚さ依存性を明らかにした。(4)漏れ共鳴型の電場集中効果により、p偏光およびグレージング角において高分子光共振器が角度選択的な赤外熱輻射特性を示すことを明らかにした。加えて、角度選択特性は薄膜厚さと高分子材料の適切な選択によってチューニング可能なことを示した。以上の結果の一部は、査読論文1編で報告している。