TWM674066U - 散熱結構、及陶瓷奈米塗層 - Google Patents

Abstract

本創作公開一種散熱結構、及陶瓷奈米塗層。散熱結構包含基板及透明陶瓷奈米塗層。透明陶瓷奈米塗層由陶瓷粒子混合物組成。陶瓷粒子混合物包含多個第一陶瓷奈米粒子及多個第二陶瓷奈米粒子。第一陶瓷奈米粒子具有第一平均粒徑，以形成一次粗糙化。第二陶瓷奈米粒子具有小於第一平均粒徑的第二平均粒徑，以提供二次粗糙化。透明陶瓷奈米塗層具有沿著基板的法線方向與基板結合的單點向下點狀鍵結結構。透明陶瓷奈米塗層在傅立葉轉換紅外光譜圖中，於3微米至15微米的波長範圍中包含有至少一個吸收峰，且紅外線發射率不低於0.85。

Description

散熱結構、及陶瓷奈米塗層

本創作涉及一種塗層，尤其涉及一種散熱結構、及陶瓷奈米塗層。

在散熱材料的發展中，常利用奈米粒子以及全氟烷類或多氟烷基 （PFAS）來賦予材料疏水性的表面特性，由於疏水易潔特性可使得散熱面保持乾淨，以使散熱材料能具有良好的散熱能力。然而，基於環保意識的抬頭，歐盟計劃禁止在消費性產品中使用全氟烷類或多氟烷基 （PFAS），僅保留對於關鍵工業用途的豁免。

再者，隨著科技的發展，對於散熱的需求愈來愈高，現用的散熱材料已無法滿足人工智慧等相關技術的需求。

於是，本創作人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本創作。

本創作實施例在於提供一種散熱結構、及陶瓷奈米塗層，其能有效地改善現有散熱材料所可能產生的缺陷。

本創作實施例公開一種散熱結構，其特徵在於所述散熱結構組成不含任何氟素，所述散熱結構包括：一基板；以及一透明陶瓷奈米塗層，形成於所述基板的至少一表面；所述透明陶瓷奈米塗層由一陶瓷粒子混合物所形成，其中，所述陶瓷粒子混合物包含：多個第一陶瓷奈米粒子，設置並排列於所述基板的所述表面上，多個所述第一陶瓷奈米粒子具有一第一平均粒徑，且所述第一平均粒徑是介於30 nm至100 nm之間；及多個第二陶瓷奈米粒子，至少部分填補在所述第一陶瓷奈米粒子之間所形成之間隙內，多個所述第二陶瓷奈米粒子具有小於所述第一平均粒徑的一第二平均粒徑，並且所述第二平均粒徑介於1 nm至20 nm之間；其中，所述透明陶瓷奈米塗層具有沿著所述基板的法線方向與所述基板結合的單點向下點狀鍵結結構；其中，所述透明陶瓷奈米塗層在傅立葉轉換紅外光譜圖中，於3微米至15微米的波長範圍中包含有至少一個吸收峰，並且所述透明陶瓷奈米塗層的一紅外線發射率不低於0.85。

本創作實施例也公開一種透明陶瓷奈米塗層，其特徵在於所述透明陶瓷奈米塗層的組成不含任何氟素，所述透明陶瓷奈米塗層由一陶瓷粒子混合物所組成，且所述陶瓷粒子混合物包含：多個第一陶瓷奈米粒子，相鄰排列成層狀，多個所述第一陶瓷奈米粒子具有介於30 nm至100 nm之間一第一平均粒徑；及多個第二陶瓷奈米粒子，至少部分填補在多個所述第一陶瓷奈米粒子間所形成之間隙內，多個所述第二陶瓷奈米粒子具有介於1 nm至20 nm之間的一第二平均粒徑；其中，所述透明陶瓷奈米塗層在傅立葉轉換紅外光譜圖中，於3微米至15微米的波長範圍中包含有至少一個吸收峰，並且所述透明陶瓷奈米塗層的一紅外線發射率不低於0.85。

綜上所述，本創作實施例所公開的散熱結構、及陶瓷奈米塗層能夠通過透明陶瓷奈米塗層的材料特性，多個第一陶瓷奈米粒子以及多個第二陶瓷奈米粒子的堆疊方式，及多個所述第一陶瓷奈米粒子具有介於30 nm至100 nm之間的一第一平均粒徑以及第二陶瓷奈米粒子分別具有介於1 nm至20 nm之間的一第二平均粒徑，使得散熱結構、及陶瓷奈米塗層可以具有良好的輻射散熱效果，塗層與基板的結合強度佳，且塗層表面具疏水特性。

為能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本創作，而非對本創作的保護範圍作任何的限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“陶瓷奈米材料、陶瓷奈米塗層以及散熱結構”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[實施例一]

請參閱圖1至圖3所示，本創作實施例一公開一種散熱結構100，所述散熱結構100包含有一基板1、以及形成於所述基板1至少一表面11的一透明陶瓷奈米塗層2。其中，所述基板1能夠通過所述透明陶瓷奈米塗層2將所吸收的熱能轉換為8微米至15微米波段的中遠紅外線，以熱輻射的方式快速地釋放至大氣層，可大幅減少所述基板1的所述表面11之熱負載。

其中，所述透明陶瓷奈米塗層2的組成不含任何氟素，所述氟素包含全氟及多氟化合物(PFAS-Free)。此外，如圖3所示，所述透明陶瓷奈米塗層2在傅立葉轉換紅外光譜圖中，於3微米至15微米（也就是，約介於666 cm⁻¹至3333 cm⁻¹的波數之間）的波長範圍中包含有至少一個吸收峰，並且所述透明陶瓷奈米塗層2的一紅外線發射率不低於0.85。其中，所述透明陶瓷奈米塗層2的水滴角是介於90度至120度之間，且優選介於97度至103度之間。

於本實施例中，所述基板1可以是選用透明基板、半透明基板、以及不透明基板的至少其中之一。優選地，所述基板1較佳地是選用透明基板；並且所述透明基板為由透明玻璃、透明壓克力板等材質所製得（例如車窗玻璃或建築玻璃帷幕等），但本創作不以此為限；舉例來說，本創作亦可使用其他具透明特性的基板。

請參閱圖1及圖2所示，所述透明陶瓷奈米塗層2是由一陶瓷粒子混合物21及一單鍵金屬複方所組成，且可選擇性地搭配一類鑽碳複方。於本實施例中，基於所述透明陶瓷奈米塗層2的總重為100 wt%，所述陶瓷奈米粒子混合物是介於83 wt%至90 wt%之間，所述單鍵金屬複方是介於5 wt%至13 wt%之間，所述類鑽碳複方在有添加的情況是介於5 wt%至13 wt%之間，但本創作不以此為限；舉例來說，在本創作未繪示的其他實施例中，所述透明陶瓷奈米塗層2的材料含量也可以依據實際需求進行調整（例如：所述透明陶瓷奈米塗層2也可以是不包含所述單鍵金屬複方或類鑽碳複方）。

詳細地說，所述陶瓷粒子混合物21包含多個第一陶瓷奈米粒子211及多個第二陶瓷奈米粒子212。其中，如圖2所示，多個所述第一陶瓷奈米粒子211設置並排列於所述基板1的表面11上，並且多個所述第二陶瓷奈米粒子212的至少部分填補在多個所述第一陶瓷奈米粒子211間所形成之間隙內。值得一提的是，本文所稱之「設置並排列」是指第一陶瓷奈米粒子以單層或多層方式、有序或無序方式配置於基板表面，且可以包含彼此接觸或間隔之各種態樣。

進一步地，多個所述第一陶瓷奈米粒子211具有介於30 nm至100 nm之間的一第一平均粒徑D1（優選介於50 nm至70 nm），以在所述基板1的所述表面11形成一次粗糙化；多個所述第二陶瓷奈米粒子212具有介於1 nm至20 nm之間的一第二平均粒徑D2（優選介於 1 nm至10 nm），以在所述基板1的所述表面11形成二次粗糙化。其中，所述第二平均粒徑D2小於所述第一平均粒徑D1，並且多個所述第一陶瓷奈米粒子211及多個所述第二陶瓷奈米粒子212共同形成一雙尺度粗糙結構。

詳細來說，所述第一平均粒徑D1是介於所述第二平均粒徑D2的5倍至100倍之間（即，D1/D2=5~100）。其中，所述透明陶瓷奈米塗層2通過不同粒徑的多個所述第一陶瓷奈米粒子211以及多個所述第二陶瓷奈米粒子212所形成的表面，能夠增加所述透明陶瓷奈米塗層2與空氣接觸的面積，以進一步提升所述散熱結構100整體的散熱能力。

如圖2所示，多個所述第二陶瓷奈米粒子212至少部分填補於多個所述第一陶瓷奈米粒子211間的一填補高度H不大於所述第一陶瓷奈米粒子211的所述第一平均粒徑D1，以形成所述雙尺度粗糙結構。其中，所述雙尺度粗糙結構能夠通過其奈米級的雙層結構有效地提升所述透明陶瓷奈米塗層2的表面疏水性，使得液體或是灰塵能夠懸浮在所述透明陶瓷奈米塗層2上（即荷葉效應），以減少液體或灰塵與所述透明陶瓷奈米塗層2的實際接觸面積，從而能夠達到優異的疏水性以及易潔效果。

更具體地，多個所述第二陶瓷奈米粒子212是填補於多個所述第一陶瓷奈米粒子211的間隙內，且多個所述第二陶瓷奈米粒子212未填滿所述間隙，以形成具有高低差的所述雙尺度粗糙結構。

於本實施例中，基於所述陶瓷粒子混合物21的總重為100 wt%，多個所述第一陶瓷奈米粒子211的含量是介於15 wt%至35 wt%之間，多個所述第二陶瓷奈米粒子212的含量是介於65 wt%至85 wt%之間。其中，所述陶瓷粒子混合物21是選用高純度（4N+）的所述第一陶瓷奈米粒子211以及高純度（4N+）的所述第二陶瓷奈米粒子212，以確保所述透明陶瓷奈米塗層2具有優異的透明度及散熱能力。其中，所謂高純度（4N+）即指陶瓷奈米粒子的純度高達99.99%以上。

值得一提的是，在本創作一些實施方式中，所述第一陶瓷奈米粒子211為二氧化矽（SiO₂）、二氧化鈦（TiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）及氧化鋅（ZnO）的至少其中之一，但本創作不以此為限；較佳地，所述第一陶瓷奈米粒子211是選用二氧化鈦。所述第二陶瓷奈米粒子212為二氧化矽（SiO₂）、二氧化鈦（TiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）及氧化鋅（ZnO）的至少其中之一，但本創作不以此為限；較佳地，所述第二陶瓷奈米粒子212是選用二氧化矽。

於本實施例中，所述第二陶瓷奈米粒子212更佳地是選用中孔二氧化矽。具體地說，中孔二氧化矽為一種奈米級的多孔結構，其具備有高比表面積，能夠增加與周圍環境的接觸面積，促進熱能的傳遞。進一步地，當中孔二氧化矽提升對流效率的同時，有助於熱輻射的擴散，從而改善整體的散熱性能。

接著，如圖2所示，所述透明陶瓷奈米塗層2具有沿著所述基板1的法線方向（Z 軸方向）與所述基板1結合的單點向下點狀鍵結結構211a（即咬合結構，且咬合深度約介於1.0奈米至15奈米之間）。具體地說，多個所述第一陶瓷奈米粒子211在一鍍膜作業時，能夠通過自交聯反應以使多個所述第一陶瓷奈米粒子211與所述基板1間形成鍵結，並咬合於所述基板1的孔隙上（如圖2所示），以提高所述透明陶瓷奈米塗層2對所述基板1的咬合力。鍵結結構211a可以例如通過塗層配方中自身分子鏈上所帶的官能基，在一定條件下與空氣中的濕氣等發生自交聯反應，從而輔助陶瓷粒子混合物21的多個第一陶瓷奈米粒子211咬合於所述基板1上，以形成三維結構，並且在此過程中不需額外添加交聯劑。

其中，溶劑中的氨作為調控塗料的酸鹼值以及催化劑。此外，基於多個所述第一陶瓷奈米粒子211與所述基板1結合的單點向下點狀鍵結結構，當所述透明陶瓷奈米塗層2被外力破壞或是彎折斷裂時，所述透明陶瓷奈米塗層2的斷面處不易形成毛邊，且可避免透明陶瓷奈米塗層2產生自基板上片狀剝落的情況。

於本實施例中，所述單鍵金屬複方為鋁（Al）、及銅（Cu）的至少其中之一，並且該些金屬成分通過表面或氧化處理而呈現電性絕緣，但本創作不以此為限；舉例來說，在本創作未繪示的其他實施例中，所述單鍵金屬複方也可以依據實際需求選用其他具有高傳導力的金屬。

詳細地說，所述單鍵金屬複方能夠提升所述透明陶瓷奈米塗層2的熱傳導（增加熱傳導係數）力。舉例來說，當所述散熱結構100的所述表面接觸一單點熱源並吸收熱能時，所述透明陶瓷奈米塗層2中的所述單鍵金屬複方能夠將熱能快速地擴散到整個所述基板1。其中，於所述透明陶瓷奈米塗層2中，所述單鍵金屬複方為電性絕緣狀態（也就是說，所述單鍵金屬複方不具有導電能力）。

於本實施例中，所述類鑽碳複方是選擇性地添加並且為中孔二氧化矽、類鑽碳（Diamond-like carbon，DLC）、矽（Si）以及鍺（Ge）的至少其中之一，但本創作不以此為限。其中，基於所述類鑽碳複方的總重為100 wt%，所述中孔二氧化矽的含量是介於38 wt%至50 wt%之間、所述類鑽碳的含量是介於28 wt%至43 wt%之間、所述矽的含量是介於11 wt%至23 wt%之間、以及所述鍺的含量是介於2 wt%至10 wt%之間。

於本實施例中，所述透明陶瓷奈米塗層2還可選擇性地添加有一高分子樹脂為環氧樹脂（Epoxy）、聚甲基丙烯酸甲酯（poly (methyl methacrylate), PMMA）、聚氨酯（Polyurethane, PU）以及矽樹脂（Silicone Resin）的至少其中之一，但本創作不以此為限；舉例來說，在本創作的其他實施例中，所述高分子樹脂也可以是任何適合應用於所述透明陶瓷奈米塗層2的高分子聚合物。在優選的實施例中，所述透明陶瓷奈米塗層2是不包含有所述高分子樹脂。

[實施例二]

請參閱圖3至圖4所示，本創作實施例二公開一種透明陶瓷奈米塗層2，並且所述透明陶瓷奈米塗層2是由一陶瓷奈米材料經過一加工作業（例如：鍍膜作業）後所形成，並且所述透明陶瓷奈米塗層2具有優異的散熱效果。

需說明的是，於本實施例中，所述透明陶瓷奈米塗層2是應用於一基板1（如圖1）、一汽車3的前擋風玻璃以及後擋風玻璃或車窗（如圖4）、所述汽車3的前擋風玻璃以及後擋風玻璃及其車身（如圖5）來進行說明，但本創作不以此為限；舉例來說，在本創作未繪示的其他實施例中，所述透明陶瓷奈米塗層2也可以是應用於一板金材料。

其中，所述透明陶瓷奈米塗層2的組成不含任何氟素，所述氟素包含全氟及多氟化合物(PFAS-Free)。此外，如圖3所示，所述透明陶瓷奈米塗層2在傅立葉轉換紅外光譜圖中，於3微米至15微米（也就是，約介於666 cm⁻¹至3333 cm⁻¹的波數之間）的波長範圍中包含有至少一個吸收峰，並且所述透明陶瓷奈米塗層2的一紅外線發射率不低於0.85。其中，所述透明陶瓷奈米塗層2的水滴角是介於90度至120度之間，且優選介於97度至103度之間。

所述透明陶瓷奈米塗層2是由一陶瓷粒子混合物、一單鍵金屬複方所組成，且可選擇性地搭配一類鑽碳複方。於本實施例中，基於所述透明陶瓷奈米塗層2的總重為100 wt%，所述陶瓷奈米粒子混合物是介於83 wt%至90 wt%之間，所述單鍵金屬複方是介於5 wt%至13 wt%之間，所述類鑽碳複方在有添加的情況是介於5 wt%至13wt%之間，但本創作不以此為限；舉例來說，在本創作未繪示的其他實施例中，所述透明陶瓷奈米塗層2的材料組成也可以依據實際需求進行調整（例如：所述透明陶瓷奈米塗層2也可以是不包含所述單鍵金屬複方或類鑽碳複方）。

詳細地說，所述陶瓷粒子混合物21包含多個第一陶瓷奈米粒子211及多個第二陶瓷奈米粒子212。其中，如圖2所示，多個第一陶瓷奈米粒子211相鄰排列成層狀，且多個所述第二陶瓷奈米粒子212的至少部分填補在多個所述第一陶瓷奈米粒子211間所形成之間隙內。

進一步地，多個所述第一陶瓷奈米粒子211具有介於30 nm至100 nm之間的一第一平均粒徑D1；多個所述第二陶瓷奈米粒子212具有介於1 nm至20 nm之間的一第二平均粒徑D2。其中，所述第二平均粒徑D2小於所述第一平均粒徑D1，並且多個所述第一陶瓷奈米粒子211及多個所述第二陶瓷奈米粒子212共同形成一雙尺度粗糙結構。

詳細來說，所述第一平均粒徑D1是介於所述第二平均粒徑D2的5倍至100倍之間（即，D1/D2=5~100）。其中，所述透明陶瓷奈米塗層2通過不同粒徑的多個所述第一陶瓷奈米粒子211及多個所述第二陶瓷奈米粒子212所形成的表面，能夠增加所述透明陶瓷奈米塗層2與空氣接觸的面積，以進一步提升散熱能力。

其中，所述雙尺度粗糙結構能夠通過其奈米級的雙層結構有效地提升所述透明陶瓷奈米塗層2的表面疏水性，使得液體或是灰塵能夠懸浮在所述透明陶瓷奈米塗層2上（即荷葉效應），以達到優異的疏水性及易潔效果。

於本實施例中，基於所述陶瓷粒子混合物21的總重為100 wt%，多個所述第一陶瓷奈米粒子211的含量是介於15 wt%至35 wt%之間，多個所述第二陶瓷奈米粒子212的含量是介於65 wt%至85 wt%之間。其中，所述陶瓷粒子混合物21是選用高純度（4N+）的所述第一陶瓷奈米粒子211以及高純度（4N+）的所述第二陶瓷奈米粒子212，以確保所述透明陶瓷奈米塗層2具有優異的散熱能力。

值得一提的是，所述第一陶瓷奈米粒子211為二氧化矽（SiO₂）、二氧化鈦（TiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）及氧化鋅（ZnO）的至少其中之一，但本創作不以此為限；較佳地，所述第一陶瓷奈米粒子211是選用二氧化鈦。所述第二陶瓷奈米粒子212為二氧化矽（SiO₂）、二氧化鈦（TiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）及氧化鋅（ZnO）的至少其中之一，但本創作不以此為限；較佳地，所述第二陶瓷奈米粒子212是選用二氧化矽。

於本實施例中，所述第二陶瓷奈米粒子212更佳地是選用中孔二氧化矽。具體地說，中孔二氧化矽為一種奈米級的多孔結構，其具備有高比表面積，能夠增加與周圍環境的接觸面積，促進熱能的傳遞。進一步地，當中孔二氧化矽提升對流效率的同時，有助於熱輻射的擴散，從而改善整體的散熱性能。

於本實施例中，所述單鍵金屬複方為鋁（Al）、及銅（Cu）的至少其中之一，但本創作不以此為限；舉例來說，在本創作未繪示的其他實施例中，所述單鍵金屬複方也可以依據實際需求選用其他具高傳導力的金屬。

詳細地說，所述單鍵金屬複方能夠提升所述透明陶瓷奈米塗層2的熱傳導力。舉例來說，當所述散熱結構100的所述表面接觸一單點熱源並吸收熱能時，所述透明陶瓷奈米塗層2中的所述單鍵金屬複方能夠將熱能快速地擴散到整個所述基板1。其中，於所述透明陶瓷奈米塗層2中，所述單鍵金屬複方為為電性絕緣狀態（也就是說，所述單鍵金屬複方不具有導電能力）。

於本實施例中，所述類鑽碳複方是選擇性地添加並且為中孔二氧化矽、類鑽碳（Diamond-like carbon，DLC）、矽（Si）以及鍺（Ge）的至少其中之一，但本創作不以此為限。其中，基於所述類鑽碳複方的總重為100 wt%，所述中孔二氧化矽的含量是介於38 wt%至50 wt%之間、所述類鑽碳的含量是介於28 wt%至43 wt%之間、所述矽的含量是介於11 wt%至23 wt%之間、以及所述鍺的含量是介於2 wt%至10 wt%之間。

於本實施例中，所述透明陶瓷奈米塗層2還可選擇性地添加有一高分子樹脂為環氧樹脂（Epoxy）、聚甲基丙烯酸甲酯（poly (methyl methacrylate), PMMA）、聚氨酯（Polyurethane, PU）以及矽樹脂（Silicone Resin）的至少其中之一，但本創作不以此為限；舉例來說，在本創作的其他實施例中，所述高分子樹脂也可以是任何適合應用於所述透明陶瓷奈米塗層2的高分子聚合物。在優選的實施例中，所述透明陶瓷奈米塗層2是不包含有所述高分子樹脂。

[實施例三]

本創作實施例三公開一種陶瓷奈米材料，所述陶瓷奈米材料能夠應用於一種加工作業（例如：鍍膜作業），使得所述陶瓷奈米材料能夠咬合並塗佈於一基板1上，以形成一透明陶瓷奈米塗層2。

具體地說，所述透明陶瓷奈米材料包含一陶瓷粒子混合物、一溶劑、一單鍵金屬複方、且可選擇性地包含一類鑽碳複方。於本實施例中，基於所述陶瓷奈米材料的總重為100 wt%，所述陶瓷奈米粒子混合物是介於20 wt%至69 wt%之間，所述溶劑是介於20 wt%至69 wt%之間，所述單鍵金屬複方是介於3 wt%至10 wt%之間，所述類鑽碳複方在有添加的情況是介於3wt%至10wt%之間，但本創作不以此為限；舉例來說，在本創作未繪示的其他實施例中，所述透明陶瓷奈米材料的組成也可以依據實際需求進行調整（例如：所述透明陶瓷奈米材料也可以是不包含所述單鍵金屬複方或類鑽碳複方）。

詳細地說，所述陶瓷粒子混合物21包含多個第一陶瓷奈米粒子211及多個第二陶瓷奈米粒子212。其中，如圖2所示，多個所述第一陶瓷奈米粒子211具有介於30 nm至100 nm之間的一第一平均粒徑D1，使得其在所述加工作業後能形成一次粗糙化；多個所述第二陶瓷奈米粒子212具有介於1 nm至20 nm之間的一第二平均粒徑D2，使其在所述加工作業後能形成二次粗糙化。其中，所述第二平均粒徑D2小於所述第一平均粒徑D1，並且多個所述第一陶瓷奈米粒子211及多個所述第二陶瓷奈米粒子212能在所述加工作業後共同形成一雙尺度的粗糙結構。

詳細來說，所述第一平均粒徑D1是介於所述第二平均粒徑D2的5倍至100倍之間（即，D1/D2=5~100）。其中，由所述奈米陶瓷材料所加工形成的所述透明陶瓷奈米塗層2通過其表面形成有不同粒徑的多個所述第一陶瓷奈米粒子211以及多個所述第二陶瓷奈米粒子212，能夠增加所述透明陶瓷奈米塗層2與空氣接觸的面積，進一步提升散熱能力。

於本實施例中，基於所述陶瓷粒子混合物21的總重為100 wt%，多個所述第一陶瓷奈米粒子211的含量是介於15 wt%至35 wt%之間，多個所述第二陶瓷奈米粒子212的含量是介於65 wt%至85 wt%之間。其中，所述陶瓷粒子混合物21是選用高純度（4N+）的所述第一陶瓷奈米粒子211以及高純度（4N+）的所述第二陶瓷奈米粒子212，以確保所述透明陶瓷奈米塗層2具有優異的散熱能力。

值得一提的是，所述第一陶瓷奈米粒子211為二氧化矽（SiO₂）、二氧化鈦（TiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）及氧化鋅（ZnO）的至少其中之一，但本創作不以此為限；較佳地，所述第一陶瓷奈米粒子211是選用二氧化鈦。所述第二陶瓷奈米粒子212為二氧化矽（SiO₂）、二氧化鈦（TiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）及氧化鋅（ZnO）的至少其中之一，但本創作不以此為限；較佳地，所述第二陶瓷奈米粒子212是選用二氧化矽。

於本實施例中，所述第二陶瓷奈米粒子212更佳地是選用中孔二氧化矽。具體地說，中孔二氧化矽為一種奈米級的多孔結構，其具備有高比表面積，能夠增加與周圍環境的接觸面積，促進熱能的傳遞。進一步地，當中孔二氧化矽提升對流效率的同時，有助提熱輻射的擴散，從而改善整體的散熱性能。

值得一提的是，在本實施例中，所述溶劑為包含氨（ammonia）及水的氨水溶液；其中基於所述溶劑的總重為100 wt%，所述溶劑是由0.5 wt%至25 wt%之間的氨及78 wt%至99.5 wt%之間的水所組成；也就是說，在所述溶劑中，氨及水的一重量比例範圍是介於1：199至25：78之間，但本創作不以此為限。舉例來說，所述溶劑中氨及水的含量也可以依據實際需求進行調整。

具體地說，依據所述溶劑中氨及水的含量配置，所述溶劑的pH值是介於10.3至12.1之間，以調整所述陶瓷奈米材料的pH值是介於8至9之間，並且所述溶劑中的氨（或氨基，–NH₂）能夠與空氣中的水氣進行反應以生成多個氫氧基（OH^－）。其中，當所述透明陶瓷奈米材料進行所述加工作業時，多個所述氫氧基（OH^－）能夠產生一自交聯反應，以輔助所述陶瓷粒子混合物21的多個第一陶瓷奈米粒子211咬合於所述基板1上。進一步地說，氨可幫助啟動常溫成膜與縮合反應，使成膜速率提升，無須烘烤固化。此外，所述溶劑在塗層固化後將被蒸發而移除。

於本實施例中，所述單鍵金屬複方為鋁（Al）、及銅（Cu）的至少其中之一，但本創作不以此為限；舉例來說，在本創作未繪示的其他實施例中，所述單鍵金屬複方也可依據實際需求選用其他具有高傳導力的金屬。

詳細地說，所述單鍵金屬複方能夠提升所述透明陶瓷奈米塗層2的熱傳導力。舉例來說，當所述散熱結構100的所述表面接觸一單點熱源並吸收熱能時，所述透明陶瓷奈米塗層2中的所述單鍵金屬複方能夠將熱能快速地擴散到整個所述基板1。其中，於所述透明陶瓷奈米塗層2中，所述單鍵金屬複方為絕緣狀態（也就是說，所述單鍵金屬複方不具有導電能力）。

於本實施例中，所述類鑽碳複方是選擇性地添加並且為中孔二氧化矽、類鑽碳（Diamond-like carbon，DLC）、矽（Si）以及鍺（Ge）的至少其中之一，但本創作不以此為限。其中，基於所述類鑽碳複方的總重為100 wt%，所述中孔二氧化矽的含量是介於38 wt%至50 wt%之間、所述類鑽碳的含量是介於28 wt%至43 wt%之間、所述矽的含量是介於11 wt%至23 wt%之間、以及所述鍺的含量是介於2 wt%至10 wt%之間。

再者，於本實施例中，所述透明陶瓷奈米塗層2還可選擇性地添加有一高分子樹脂為環氧樹脂（Epoxy）、聚甲基丙烯酸甲酯（poly (methyl methacrylate), PMMA）、聚氨酯（Polyurethane, PU）以及矽樹脂（Silicone Resin）的至少其中之一，但本創作不以此為限；舉例來說，在本創作的其他實施例中，所述高分子樹脂也可以是任何適合應用於所述透明陶瓷奈米塗層2的高分子聚合物。在優選的實施例中，所述透明陶瓷奈米塗層2是不包含有所述高分子樹脂。

[實驗數據測試]

以下，參照示範例1至3與比較例1至3詳細說明本創作之內容。然而，以下實施例僅作為幫助了解本創作，本創作的範圍並不限於這些實施例。

試驗一：有軌電車控制室室內溫度測試

具體地說，對有軌電車（例如：捷運、火車、輕軌等）的控制室上的玻璃外表面進行前述透明陶瓷奈米材料的塗布，並形成有前述透明陶瓷奈米塗層2後，在攝氏溫度37℃並且陽光充足的晴天隊有軌列車進行曝曬，以比較塗佈有前述透明陶瓷奈米塗層2的控制室內部溫度以及未塗佈前述透明陶瓷奈米塗層2的控制室內部溫度。

其中，示範例1為塗佈有前述透明陶瓷奈米塗層2的控制室及其內部溫度；比較例1為未塗佈前述透明陶瓷奈米塗層2的控制室及其內部溫度。

[表1 為示範例1及比較例1的實驗數據紀錄]

測試時間	示範例1	比較例1	溫差(℃)
溫度(℃)	平均溫度(℃)	溫度(℃)	平均溫度(℃)
初始	46.3	44.4	52.0	50.1	5.7
44.4	50.2
42.6	48.1
15分鐘後	47.9	46.1	52.5	50.1	4.0
45.9	49.5
44.4	48.4
30分鐘後	47.7	45.3	52	49.2	3.9
43.8	48.3
44.4	47.4

由上述實驗結果可知，示範例1的控制室內溫度平均低於比較例1的控制室內溫度約4度；並且依據車輛標準規範，車內部溫度每低於1℃，則汽車能耗可節省約3％。

試驗二：汽車車內溫度測試

請參閱圖6及圖7所示，對汽車的前擋風玻璃進行前述透明陶瓷奈米材料的塗布，並形成有前述透明陶瓷奈米塗層2後，比較在前擋風玻璃塗佈有前述透明陶瓷奈米塗層2的汽車以及在前擋風玻璃未塗布前述透明陶瓷奈米塗層2的汽車在開空調以及未開空調時的溫度差異。

具體地說，圖6為示範例2以及比較例2之實驗數據記錄圖，圖中分別紀錄示範例2以及比較例2在汽車開設空調設備行駛1.5小時，並且隨後為無空調且靜止1小時的車內溫度測量數據。其中，每3分鐘對車內溫度進行一次量測。

由上述實驗結果可以得知，塗佈有前述透明陶瓷奈米塗層2的汽車，相較於未塗佈前述透明陶瓷奈米塗層2的汽車來說，示範例2及比較例2的平均溫差為1.8℃，且最高溫差高達5℃；接著，示範例2及示範例2在未開空調時平均溫差為1.6℃，且最高溫差高達4℃。

接著，圖7為示範例3以及比較例3之實驗數據記錄圖，圖中分別紀錄示範例3以及比較例在汽車未開空調設備並靜止2.5小時，並且隨後將空調開啟2小時的車內溫度測量數據，測試其冷房效果能力。其中，每3分鐘對車內溫度進行一次量測。

由上述實驗結果可以得知，塗佈有前述透明陶瓷奈米塗層2的汽車，相較於未塗佈前述透明陶瓷奈米塗層2的汽車來說，示範例3及比較例3的平均溫差為3.6℃，且最高溫差高達6℃；接著，示範例3及比較例3在靜止開空調時，車內溫度由50度降溫到30度時，示範例3只需費時9分鐘，比較例3則需費時21分鐘，冷房效果能力相差133%。

[本創作實施例的技術效果]

綜上所述，本創作實施例所公開的散熱結構、及陶瓷奈米塗層能夠通過多個所述第一陶瓷奈米粒子具有介於30 nm至100 nm之間一第一平均粒徑以及第二陶瓷奈米粒子具有介於1 nm至20 nm之間的一第二平均粒徑使得散熱結構、及陶瓷奈米塗層能夠在不添加全氟烷類或多氟烷基 （PFAS）的同時，具有良好的疏水特性。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的專利範圍內。

100:散熱結構1:基板11:表面2:透明陶瓷奈米塗層21:陶瓷粒子混合物211:第一陶瓷奈米粒子211a:鍵結結構212:第二陶瓷奈米粒子22:粗糙表面3:汽車D1:第一平均粒徑D2:第二平均粒徑H:填補高度

圖1為本創作實施例一散熱結構的立體示意圖。

圖2為本創作實施例一散熱結構的剖面示意圖。

圖3為本創作實施例一散熱結構的傅立葉轉換紅外光譜圖。

圖4為本創作實施例二應用於車體前擋風玻璃的示意圖。

圖5為本創作實施例二應用於車體的示意圖。

圖6為本創作示範例2及比較例2的實驗數據記錄圖。

圖7為本創作示範例3及比較例3的實驗數據記錄圖。

100:散熱結構

1:基板

2:透明陶瓷奈米塗層

22:粗糙表面

Claims (8)

1. 一種散熱結構，其特徵在於所述散熱結構組成不含任何氟素，所述散熱結構包括：一基板；以及一透明陶瓷奈米塗層，形成於所述基板的至少一表面；所述透明陶瓷奈米塗層由一陶瓷粒子混合物所形成，其中，所述陶瓷粒子混合物包含：多個第一陶瓷奈米粒子，設置並排列於所述基板的所述表面上，多個所述第一陶瓷奈米粒子具有一第一平均粒徑，且所述第一平均粒徑是介於30 nm至100 nm之間；及多個第二陶瓷奈米粒子，至少部分填補在所述第一陶瓷奈米粒子之間所形成之間隙內，多個所述第二陶瓷奈米粒子具有小於所述第一平均粒徑的一第二平均粒徑，並且所述第二平均粒徑介於1 nm至20 nm之間；其中，所述透明陶瓷奈米塗層具有沿著所述基板的法線方向與所述基板結合的單點向下點狀鍵結結構；其中，所述透明陶瓷奈米塗層在傅立葉轉換紅外光譜圖中，於3微米至15微米的波長範圍中包含有至少一個吸收峰，並且所述透明陶瓷奈米塗層的一紅外線發射率不低於0.85。
2. 如請求項1所述的散熱結構，其中，所述第一平均粒徑是介於所述第二平均粒徑的5倍至100倍之間。
3. 如請求項1所述的散熱結構，其中，所述透明陶瓷奈米塗層還包含單鍵金屬複方。
4. 如請求項3所述的散熱結構，其中，基於所述透明陶瓷奈米塗層的總重為100 wt%，所述陶瓷奈米粒子混合物是介於83 wt%至90 wt%之間，並且所述單鍵金屬複方是介於5 wt%至13 wt%之間。
5. 如請求項3所述的散熱結構，其中，所述透明陶瓷奈米塗層進一步包含類鑽碳複方，且所述類鑽碳複方是由中孔二氧化矽、類鑽碳、矽以及鍺的至少其中之一所組成；基於所述類鑽碳複方的總重為100 wt%，所述中孔二氧化矽的含量是介於38 wt%至50 wt%之間、所述類鑽碳的含量是介於28 wt%至43 wt%之間、所述矽的含量是介於11 wt%至23 wt%之間、所述鍺的含量是介於2 wt%至10 wt%之間。
6. 如請求項4所述的散熱結構，其中，所述單鍵金屬複方是由鋁、及銅的至少其中之一所組成。
7. 如請求項1所述的散熱結構，其中，所述透明陶瓷奈米塗層的水滴角是介於90度至120度之間。
8. 一種透明陶瓷奈米塗層，其特徵在於所述透明陶瓷奈米塗層的組成不含任何氟素，所述透明陶瓷奈米塗層由一陶瓷粒子混合物所組成，且所述陶瓷粒子混合物包含：多個第一陶瓷奈米粒子，相鄰排列成層狀，多個所述第一陶瓷奈米粒子具有介於30 nm至100 nm之間一第一平均粒徑；及多個第二陶瓷奈米粒子，至少部分填補在多個所述第一陶瓷奈米粒子間所形成之間隙內，多個所述第二陶瓷奈米粒子具有介於1 nm至20 nm之間的一第二平均粒徑；其中，所述透明陶瓷奈米塗層在傅立葉轉換紅外光譜圖中，於3微米至15微米的波長範圍中包含有至少一個吸收峰，並且所述透明陶瓷奈米塗層的一紅外線發射率不低於0.85。