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昔は日が暮れると雨戸を閉め、朝になれば雨戸を開けることが習慣であった。今は雨戸の代わりに遮光カーテンの開け閉めで光の調節を行っている。 

窓ガラスは屋内に光を取り込む役割を果たしているが、光の量を調節することはできない。また光以外に熱も透過するため室内外の断熱性を悪くしていた。そのため、近年では断熱性の高い複層ガラスや熱線反射ガラスなどの普及が進んでいるが、さらに省エネルギー効果を高めるためには、必要に応じて外部から入ってくる光を自由に調節できるガラスが望まれていた。

これまでも光が当たると色が付くガラスはあった。しかし熱を吸収し、熱を再放射する問題があった。

 

今回、産業技術総合研究所で光の量や断熱をする技術が生まれた。「調光ミラーフィルム」である。この技術は、数ボルトの電圧をかけるだけで、光を反射する鏡になる技術である。しかも厚さが100マイクロメートル(0.1ミリ)と薄く、フレキシブルでガラスに張ることができる。

その秘密はフィルムの多層構造にある。フィルムに含まれる酸化タングステン・水素(HxWO3)の層に電圧をかけると層中に蓄えられている水素イオン(H+)が調光ミラー層(金属状態のMg-Ni合金)中に移動し、金属状態のMg-Ni合金が水素化されて非金属状態になることにより透明に変化するこしくみである。夢の技術がまたひとつ実現した。
(参考HP 産業総合研究所)

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電圧変化で透明ガラスにも鏡にも変わる材料


わずかの電圧変化で透明なガラスにもなれば鏡にも変わる薄膜(調光ミラー)を、産業技術総合研究所・環境応答機能薄膜研究グループの田嶌一樹研究員らが開発した。

ガラスにはり付けるだけで、光を完全に透過したり、逆に反射してしまうことが可能なことから、プライバシー保護や防犯効果のある窓ガラス材などの応用が期待されている。

開発された薄膜は、ガラス板あるいはプラスチックなどの上に酸化インジウム・スズ、酸化タングステン、酸化タンタル、アルミニウム、パラジウムおよびマグネシウム・ニッケル系合金薄膜を重ね合わせた構造をしている。5ボルト程度の電圧をかけると酸化タングステン層に蓄えられている水素イオンが、金属状態のマグネシウム・ニッケル系合金層に移動する。すると、金属状態のマグネシウム・ニッケル系合金が非金属状態に変化し、鏡の状態が一転、透明になるという仕組みだ。この変化は約15秒程度で起こる。

逆に透明状態の薄膜にマイナス5ボルト程度の電圧をかけると、逆の変化が起き、10秒程度で鏡の状態に戻る。

研究者たちは、窓ガラスに用いることで太陽光を効率的にさえぎり、冷房効率を上げることもできると言っている。(サイエンスポータル 2007年11月22日)  

 

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