"基板に塗布されて前記基板内を移動する熱流を制御するように適合させたコーティングであって:ガラス状マトリックス材料に保持される金属ナノ粒子配列を含む、コーティング。前記配列は3次元配列である、請求項1に記載のコーティング。前記配列は、ほぼ準周期的である、請求項1に記載のコーティング。前記ナノ粒子群は略球形である、請求項1に記載のコーティング。前記ガラス状マトリックス材料は:溶融石英、ソーダ石灰ガラス、ホウ-ケイ酸塩ガラス、アルミノ-シリカガラスのうちの1つを含み、前記溶融石英はアモルファスSiO2を含み、前記ソーダ石灰ガラスは、SiO2,Na2O,CaO,Al2O3,MgOを含み、前記ホウ-ケイ酸塩ガラスは、B2O3,Na2O,K2O,CaOを含み、そして前記アルミノ-シリカガラスは、SiO2,Na2O,CaO,Al2O3,MgOを含み、前記ホウ-ケイ酸塩ガラスは、SiO2,B2O3,Al2O3,Na2O,MgO,及びCaOを含む、請求項1に記載のコーティング。前記配列における前記ナノ粒子群の間隔は略一定である、請求項1に記載のコーティング。前記ナノ粒子群の原子質量は、前記マトリックス材料の原子質量よりも大幅に大きい、請求項1に記載のコーティング。前記マトリックス材料の質量に対する前記ナノ粒子群の原子質量の比は、約10よりも大きい、請求項7に記載のコーティング。前記ナノ粒子群の弾性定数は、前記マトリックス材料の弾性定数よりも大幅に大きい、請求項1に記載のコーティング。遮熱コーティングを調製する方法であって:ガラス状化合物を金属ナノ粒子群に塗布する工程と、前記ガラス状化合物を溶融させて前記ナノ粒子群を保持するガラスマトリックスとする工程と、を含む、方法。前記ガラス状化合物の塗布は:ガラス質粉末を前記ナノ粒子群にスプレー塗布する工程、及びゾルゲルガラス質粉末を前記ナノ粒子群に塗布する工程のうちの1つの工程によって行なわれる、請求項10に記載の方法。更に:前記ナノ粒子群を、準周期的かつ3次元的な配列に配置する工程を含む、請求項10に記載の方法。更に:温度範囲を選択する工程であって、前記温度範囲に亘って、前記コーティングが遮熱材として作用するように設計される、前記選択する工程と、前記金属ナノ粒子群のサイズを、前記選択温度範囲に基づいて選択する工程とを含む請求項10に記載の方法。前記ガラス状化合物を溶融させる前記工程は、前記塗布済みナノ粒子群を被覆する前記ガラス状化合物を、前記ガラス状化合物の溶解温度に加熱することにより行なわれる、請求項10に記載の方法。更に:前記ナノ粒子群を組織化させて、準周期的かつ3次元的な配列とする工程を含む、請求項10に記載の方法。図1を参照するに、開示の実施形態は、遮熱コーティング30に関するものであり、この遮熱コーティング30を基板34に塗布することにより、高温TH領域から低温TL領域への、本明細書では熱エネルギーとも表記される熱36の移動を制御することができる。図1に示す例では、遮熱コーティング30は、基板34に達する熱36の量を低減するように設計される。以下に更に詳細に説明するように、遮熱コーティング30は、コーティング30内でのフォノンの流れを妨げることにより、フォノンとして知られる熱量子の形態の熱エネルギー36の輸送を低減する材料からなる非常に薄い耐久層または耐久層群とすることにより、基板34に供給される熱エネルギー36を大幅に低減する遮熱材を形成することができる。フォノンは、固体の弾性的性質の周期結晶構造の格子振動モードの量子化により特徴付けられる準粒子である。フォノンは、粒子的な性質を持つ波束と見なすことができる。開示の遮熱コーティング30は、これに限定されないが、航空宇宙産業のような多様な産業に向けて多岐に亘る用途を有する。例えば、図2は、コーティング30が航空宇宙用途に使用される様子を示している。ジェットエンジン38は航空機翼40にパイロン42を介して取り付けられる。金属製熱シールド44がパイロン42を、参照番号46の位置のエンジン38から出る高温排気ガスの過剰な熱から保護する。遮熱コーティング30は、熱シールド44の外側表面に塗布することにより、熱シールド44に達する熱エネルギーの量を低減することができる。コーティング30による遮熱効果として、熱シールド44は、エンジン38から出る高温の排気ガスに直接曝される状況に耐える機能を持たずに済むような、より軽い、そして/またはより安価な材料により形成することができる。例えば、これに限定されないが、遮熱コーティング30が無い状態では、チタンにより形成される熱シールド44を用いて、エンジン38から出る高温の排気ガスに耐えるようにする必要がある。しかしながら、遮熱コーティング30を用いる場合、熱シールド44は、アルミニウムまたは複合材料のようなより安価な、そして/またはより軽い材料により形成することができる。コーティング30が航空宇宙用途に使用される他の代表的な例として、これらには限定されないが、APUauxiliarypowerunit:補助電源装置近傍に位置する部品、高温油圧部品、エンジンナセル、チタンノズル表面、タービンブレード、及び燃焼室の壁などを挙げることができる。遮熱コーティング30を他の産業において用いることにより、例えば極低温ケーブル図示せずを二重壁構造の真空システム図示せずの内部に保持することができる。コーティング30を塗布すると、真空を維持する必要性を低くすることができるので、組み立て及び作業のコストを大幅に低減することができる。図3は、厚さtを有する遮熱コーティング30を用いて、コーティング30を塗布する対象の基板34から逃げる熱エネルギー熱36の量を制限する別の例を示している。この例では、熱エネルギー輸送方向は、図1の例に示す方向とは反対である。厚さtのコーティング30内での熱エネルギー36の流れを抑制する他に、コーティング30はまた、コーティング30内での図3の矢印36aで示す面内方向だけでなく、他の方向の熱エネルギー輸送を低減するために効果的である。図4を参照するに、遮熱コーティング30は、図1及び3に示す単なる表面コーティングとしてだけではなく、2つの基板34と34aとの間に挟まれる内部介在層35として用いることができる。遮熱コーティング30に接触する基板34,34aは、これらには限定されないが、金属及び複合材料を含む種々の材料のうちの任意の材料とすることができる。1つよりも多くの遮熱コーティング30を用いて、1つ以上の基板34内での熱エネルギーの輸送を制御することができる。例えば、図5に示すように、2つの遮熱コーティング30,30’は、2つの外側基板34,34bと中央基板34aとの間にそれぞれ挟まれる。用途によって異なるが、2つの遮熱コーティング30,30’は、略同じとすることができる、または2つの異なる温度範囲Tr1,Tr2の熱エネルギーの輸送を制御するためにそれぞれ有用である異なる材料及び/又は特性を有することができる。図6は、遮熱コーティング30の別の実施形態を示している。この例では、コーティング30は、3つの積層膜30a,30b,30cを含み、これらの積層膜はそれぞれ、異なる材料を用いる、そして/または異なる特性を有することにより、積層膜30a,30b,30cによってそれぞれ、コーティング30内での異なる温度範囲Tr1,Tr2,Tr3の熱エネルギーの輸送を制御する。次に、図7及び8を参照するに、コーティング30は、準周期的かつ3D3次元的に配列された個別ナノサイズ粒子群60を含み、これらのナノサイズ粒子60は、シリカ系化合物を含むことができるマトリックス66に埋め込まれて保持される。本明細書において使用されるように、3-Darray3次元配列またはquasi-regular3-Darray準周期的かつ3次元的配列とは、ナノ粒子群60がほぼ3次元配列に配置され、そして略一定距離Dだけ離間し、かつこれらに限定されないが、ギャップ、一定ではない粒子間の間隔、ナノ粒子群60の欠落などのような或る程度の不規則性が存在する3D配列3-Darray:3次元配列を指す。図8は、中間製造工程におけるコーティング済みナノ粒子群58を示しており、これらの個別ナノ粒子60には、これらのナノ粒子60を取り囲むシェル62を形成するガラス状シリカ系化合物層がコーティングされている。金属ナノ粒子群60は、タングステンまたはコバルトのような金属を含むことができ、そして球形とすることができるが、他の金属及び幾何学形状を用いることもできる。ナノ粒子群60のサイズ、及び配列56におけるこれらのナノ粒子の間隔D図9は、フォノン群64の波長λによって異なり、この波長λが今度は、遮熱コーティング30が効果を発揮するように設計される温度または温度範囲によって決定される。コーティング30内を通過するフォノン群の平均自由行程を用いて、配列におけるナノ粒子間隔Dを定義する。1個の粒子の平均自由行程は、当該粒子が連続する衝突の間に移動する平均距離である。支持マトリックス66として選択される材料は、少なくともフォノン波長λ以上のフォノンの平均自由行程長を有することにより、材料転位によるフォノン散乱を防止する必要がある。マトリックス66に用いる材料とナノ粒子群60に用いる材料の原子質量比は、出来る限り高くする必要があり、そしてマトリックス66の材料の機械的な適合性を最適化することにより、コーティング30に関する高いフォノン捕獲率を実現することができる。1つの実現可能な実施形態では、ナノ粒子群60とマトリックス66の原子質量比は、少なくとも約10である。コーティング30は、自己組織化プロセスにおける転位または誤差を許容するために十分な厚さtを有することができる。マトリックス66として有用な化合物は、コーティング30の熱膨張率が、当該コーティング30を塗布する対象の基板34の熱膨張率に略一致するように選択する必要がある。コーティング30の性能は、原子質量比、熱伝導率比、弾性定数、及び複合材構造体の幾何学形状によって異なる可能性がある。2つの原子質量の差が超格子において大きくなると、超格子がフォノンミラーとして一層強く作用して、非常に大きな弾性定数差がマトリックス66とナノ粒子群60との間にある限り、熱を反射する。本明細書において使用されるように、glass、glassy、glasscompound、glasscompound及びsilica-basedcompoundとは、シリカ含有化合物を指す。1つの実施形態では、マトリックス66は、これらには限定されないが、セラミック、溶融石英、ソーダ石灰ガラス、ホウ-ケイ酸塩ガラス、アルミノ-シリカガラスなどのようなガラス状化合物を含むことができる。溶融石英は、アモルファスSiO2を含むことができ、そしてソーダ石灰ガラスは、SiO2,Na2O,CaO,Al2O3,及びMgOを含むことができる。ホウ-ケイ酸塩ガラスは、B2O3,Na2O,K2O,及びCaOを含むことができる。アルミノ-シリカガラスは、SiO2,Na2O,CaO,Al2O3,及びMgOを含むことができる。ホウ-ケイ酸塩ガラスは、SiO2,B2O3,Al2O3,Na2O,MgO,及びCaOを含むことができる。溶融石英及び溶融シリカは、アモルファス状のシリカを主として含有する種類のガラスである。ソーダ石灰シリカガラスsoda-lime-silicaglassとも表記されるソーダ石灰ガラスは、最も広く利用されている種類のガラスであり、そして窓ガラス及びガラス容器に広く使用されている。公知の実績のあるガラス工学技術を用いて、ガラス状エナメルを調製して、マトリックス66として使用することができる。適切なセラミックスは、酸化物、非酸化物、及び複合材料を含むことができる。代表的なセラミックスとして、酸窒化アルミニウム、シリカガラス繊維、及びシリカエアロゲルを挙げることができる。これらの3種類のセラミックスは、約1150°F~1200°Fの最大安全動作温度を有することができる。上に説明した種類のシリカ系化合物を含むマトリックス66はガラスフリットの形態とすることができる。熱を加えて溶解させると、ガラスフリットは溶融して安価な高耐久性ガラス状エナメルコーティングとなり、このガラス状エナメルコーティングは、良好な接着性を有し、そして表面金属酸化物に容易に接着する。このエナメルコーティングは更に、望ましい量子的性質を持つことができ、そして約1400°Fを超える温度まで有用である。図9は、製造工程の後のナノ粒子群60の埋め込み3D3次元配列56の一部を示しており、この場合、外部シェル62図8を溶融させて略均質なガラス状マトリックス66としている。コーティング30内での弾道フォノン群64の流れは、これらのフォノン64がコーティング30の内部の高温領域THから低温領域TLに移動するときに妨害される。この妨害は、ホストマトリックス66とナノ粒子群60との間の多数の境界65によって生じ、これらのマトリックス66及びナノ粒子60はそれぞれ、大きく異なる熱伝導率を有している。ナノ粒子群60と衝突するフォノン群64は、矢印70で示すように、部分的に反射される。これらのナノ粒子60の間隔が、フォノン群64の波長λに近い値である場合、これらの反射70は互いに干渉する可能性がある。これらの干渉が積み重なると、総括的な熱反射が生じ、これにより、コーティング30内での熱エネルギー流速が減少し、そして当該コーティング30の有効熱伝導率が低くなる。マトリックス66及び粒子群60の熱伝導率の差によって、フォノン群64の反射70が干渉することになるが、この差は、質量比、有効マトリックス弾性係数、マトリックス内の短い行程長に亘るフォノン分散及び散乱、及びナノ粒子群60の相対的かつ周期的な配列によって異なり得る。ここで、これらの粒子の間隔に関して選択される距離D図8を含むナノ粒子群60の3次元空間配置によって、コーティング30内でのフォノン群64の流れの方向に関係なく、フォノン群64の所望の内部反射が生じることに注目されたい。図10は、図6に関連して前に説明したコーティングと同様の多層コーティング30の更なる詳細を示している。この例では、層30a,30b,及び30cの各層は、ガラス状マトリックス66図9に埋め込まれ、準周期的かつ3D3次元的に配列されたナノ粒子60a,60b,及び60cを含み、各層30a,30b,30cは、特定のバンドギャップに個別に調整され、このバンドギャップによって、特定の温度範囲の熱エネルギー輸送を低減させる。層30a,30b,30cの調整では、周期、粒子サイズ、質量比、弾性定数、散乱長密度scatteringdensityなどのような、3D配列構造のパラメータ群の組み合わせを選択することができる。例えば、これに限定されないが、1つの実現可能な実施形態では、最上層30aの場合、ナノ粒子群60の10~20nmの周期または間隔が、層を調整して約1000°F~500°Fの温度範囲の熱エネルギー輸送を低減するために必要となる。中間層30bが、当該中間層を約500°F~200°Fの温度範囲に調整するために約20nm~50nmのナノ粒子周期を必要とするのに対して、最下層30cは、当該最下層を約250°F~100°Fの温度範囲に調整するために約50nm~100nmのナノ粒子周期を必要とする。次に、図11を参照するに、図11は、基板34内を移動する熱を、遮熱コーティング30を使用して制御する方法だけでなく、コーティング30を調製する方法の1つの実施形態の全工程を示している。工程72から始まって、この工程72では、所定の用途に対応する1つ以上の温度、または温度範囲を選択する。選択されるこれらの温度は、遮熱コーティング30が、基板34内を移動する熱エネルギーを制御するように設計される温度である。工程72で選択されるこれらの温度に基づいて、マトリックス材料を工程74において選択し、そしてナノ粒子材料を工程76において選択する。工程74及び76におけるマトリックス材料及びナノ粒子材料の選択は、工程72において選択されるこれらの温度範囲に少なくとも部分的に基づいて行なわれる。マトリックス材料及びナノ粒子材料は、工程74及び76において、これらの材料が、大きく異なる熱伝導率を有するように選択される。金属ナノ粒子群60のサイズは、金属ナノ粒子群60の結果として得られる間隔D図8が、基板34内で熱を輸送するフォノン群64の波長に略一致するように選択される。マトリックス材料は、当該マトリックス材料が基板34の熱膨張率に略一致する熱膨張率を有するように選択することができる。次に、工程78では、選択されたナノ粒子群60にマトリックス材料を、種々のプロセスのうちの任意のプロセスを使用してコーティングし、このプロセスでは、これに限定されないが、マトリックス材料をナノ粒子群60にスプレー塗布する。次に、工程80では、スラリーを、コーティング済みナノ粒子群58図8を溶剤またはゲル図示せずに浸して、コーティング済みナノ粒子群58が自己組織化して準周期的かつ3次元的に配列するようにすることにより調製することができる。工程82では、スラリーを基板34に、適切な任意の方法により、例えば基板34にスラリーをスプレー塗布することにより、または基板34をスラリーに浸漬することにより塗布する。工程84では、溶剤またはゲルを基板34上のスラリーから蒸発させて、コーティング済みナノ粒子群58が自己組織化して準周期的かつ3次元的に配列するようにする。上に説明した解決法によりコーティング済みナノ粒子群58を自己組織化させて3次元配列させる代わりに、自己組織化は、静電噴霧乾燥堆積法electrostaticallyassisteddrydepositionにより行なうことができる。最後に、工程86では、コーティング済みナノ粒子群58を焼結させることにより、ナノ粒子群60の周りのシェル62を溶融合体させて略均質なマトリックス66を形成する。マトリックス材料シェル62の焼結及び溶融は、コーティング済みナノ粒子群58をオーブンで加熱して、ガラスフリット状のシェル62を溶解及び溶融させることにより、またはレーザを使用してシェル62を溶解させて、基板34に接着するエナメル質表面とすることにより生じさせることができる。レーザを使用してシェル62を溶融させることにより、処理温度をより低くすることができるので、遮熱コーティングを、グラファイト/エポキシ複合材のような複合材構造体図示せずに塗布することができる。コーティング30は基板34に、浸漬法、スプレー法、または他の適切な方法により塗布することができる。図12は、基板内を移動する熱流を、図11に関連して前に説明した方法により形成される遮熱コーティング30を使用して制御する方法の工程群を示している。工程87から始まって、この工程87では、遮熱コーティング30が効果を発揮することになる温度または温度範囲を選択する。工程89では、金属粒子群60及びマトリックス66に用いる材料を選択する。これらの2種類の材料は、これらの材料の熱伝導率の差が極めて大きくなるように選択される。工程91では、3次元配列された金属粒子群60のサイズ及び間隔を、これらの粒子が、ほぼ任意の方向からのコーティング30内でのフォノン群64の流れを妨げるように選択される。前に説明したように、粒子群60の間隔は、選択される温度範囲におけるフォノン群の波長に略等しくなるように選択されることになるので、フォノン反射が干渉する。工程93では、コーティング30を基板34上に、前に説明したコーティング30を調製し、そして塗布する方法に従って形成する。工程95では、粒子群60を利用して、ほぼ任意の方向からコーティング30内を流れてくるフォノン群64を内部反射することにより、基板34内での熱エネルギー輸送を低減させる。本開示の種々の実施形態は、多種多様な潜在的用途に用いることができ、具体的には、例えば航空宇宙用途、船舶用途、及び自動車用途を含む輸送産業に用いることができる。従って、次に図13及び14を参照するに、本開示の種々の実施形態は、図13に示す航空機製造及び整備方法90、及び図14に示す航空機92に関連して用いることができる。開示の実施形態を航空機に適用した例は、例えば高温からの保護を必要とする極めて多岐に亘る構造/非構造パーツ群、及び構造/非構造部品群を含むことができる。製造前段階では、例示的な方法90において、航空機92の仕様決定及び設計94、及び材料調達96を行なうことができる。製造段階では、航空機92の部品及びサブアセンブリ製造98、及びシステム統合100が行なわれる。その後、航空機92は、証明書発行及び機体引き渡し102を経て、供用104される。顧客が供用している間、航空機92は、日常的なメンテナンス及び整備106を行うようにスケジューリングされるこのメンテナンス及び整備106は、改修、再構成、改装などを含むこともできる。方法90のプロセス群の各プロセスは、システムインテグレータ、サードパーティ、及び/又はオペレータ例えば、顧客によって行なうことができるか、または実行することができる。この説明を進めるために、システムインテグレータとして、これらには限定されないが、任意の数の航空機製造業者、及び航空機大手システムサブコントラクタを挙げることができ;サードパーティとして、これらには限定されないが、任意の数のベンダー、サブコントラクタ、及びサプライヤーを挙げることができ;そしてオペレータは、航空会社、リース会社、軍隊、航空機整備機関などとすることができる。図14に示すように、例示的な方法90により製造される航空機92は、複数のシステム110を搭載した機体108と、そして機内112と、を含むことができる。高位システム群110の例として、推進システム114、電気システム116、油圧システム118、及び環境システム120のうちの1つ以上を挙げることができる。任意の数の他のシステムを含めてもよい。開示のコーティングは、機内112において、機体108において、またはシステム群110のうちの任意のシステムにおいて用いられるパーツ群及び部品群に塗布することができる。航空宇宙用の例を示しているが、本開示の原理は、これらに限定されないが、船舶産業及び自動車産業のみならず、エネルギーシステム及びエネルギー供給を含む極めて多岐に亘る他の産業に適用することができる。本明細書において具体化されるシステム及び方法は、製造及び整備方法90の種々の段階のうちの任意の1つ以上の段階において用いることができる。例えば、製造プロセス198に対応するパーツ群、構造群、及び部品群は、航空機92を供用している間に製造されるパーツ群、構造群、及び部品群と同様の方法で組み立てる、または製造することができる。更に、1つ以上の装置実施形態、方法実施形態、またはこれらの実施形態の組み合わせは、製造段階98及び100において、例えば航空機92の組み立てを大幅に促進することにより、または航空機92のコストを大幅に低減することにより利用することができる。同様に、装置実施形態、方法実施形態、またはこれらの実施形態の組み合わせのうちの1つ以上の実施形態は、航空機92を供用している間に、例えばこれに限定されないが、メンテナンス及び整備106が施されている状態で利用することができる。本開示の種々の実施形態について、特定の例示的な実施形態に関連して説明してきたが、これらの特定の実施形態は、他の変形をこの技術分野の当業者であれば想到し得るので、例示という形態で開示しているのであり、限定的に解釈されるべきではないことを理解されたい。"