啓之(おおはしけいし)研究院教授は、NIMS、多摩美術大学と共同で、グラデーション変化する調光ガラスを開発しました。この調光ガラスは、使用者の好みに合わせて自由に調光範囲を変えることができるため、太陽の高さに合わせて遮光範囲を変えるなど、従来の調光ガラスでは困難だった「遮光と眺望を両立する窓」として、車やビルなど様々な用途への利用が可能になると考えられます。2.電気をかけることで遮光状態を変えることができるエレクトロクロミック方式の調光ガラス(1)は、近年、飛行機の窓などに使用されています。これまでは、遮光状態をガラス全体で調整するしかなく、遮光後は窓外の景色を楽しむことはできませんでした。3.今回、研究グループは、これまで研究してきたエレクトロクロミック特性(2)を持つポリマー(有機/金属ハイブリッドポリマー(3))を使用して、グラデーション変化する調光ガラスを開発しました(図1)。遮光部分の割合を変えるためには、電圧(3V)の印加時間を変えるだけで良く、電源を切ってもそのグラデーション状態が保持されます。電気を流す方向を変えることで遮光方向も変えられるため、使用者の好みに合わせて自由に調光範囲を変えることができる、新しい調光ガラスの開発に成功しました。cm)4.今後は、車や飛行機などの乗り物やビルの窓などへの使用に向けた実用化研究を進める予定です。美術学部との共同研究の成果です。樋口昌芳)の一環として行われました。太陽光の効率的な遮断は、人々の居住空間や移動空間における空調の省エネルギー化に有効と考えられます。古来、日本ではひさしのある家に住み、高度の高い夏の太陽光を遮断し、高度の低い冬の太陽光は室内に取り入れる工夫をしてきました(図2)。電気などを使って透過する光の量を調整できる調光ガラスは、その時の日差しの強さに合わせて窓の遮光度を調整することができるため、ひさしの設置できない窓(例えば、ビルや飛行機)への使用が期待されます。Device)方式、ガスクロミック方式などが挙げられます。中でも、世界的に最も活発に研究が行われているのはEC方式です。これは電気で色が変わる物質(エレクトロクロミック(EC)物質)を用いた調光ガラスであり、遮光時の色や色変化の速度は用いるEC材料によって大きく変わります。物質の酸化状態がデバイス内で保持される限り、外部電力無しで遮光状態が続くため、低消費電力です。実用化例としてはボーイング787の窓が挙げられます。遮光機能を持たない調光ガラスとしては、液晶を用いたデバイスがあります。これは、曇りガラス状態と透明状態が切り替わるので、会議室のパーティションなど主にプライバシーを守る目的で使用されます。遮光を目的とした調光ガラスの従来の問題点の一つは、家のひさしと異なり、窓一面が遮光されるので、遮光された窓から外の景色は見えません。遮光される部分やその面積を自由に変えることのできる調光ガラスであれば、家のひさしのように、遮光と眺望を両立することができると考えられます。本グループではこれまで、鉄やルテニウムなどの遷移金属イオンを含む有機/金属ハイブリッドポリマーが、優れたEC特性(素早い色変化、色変化の繰り返し安定性が高い、豊富なカラーバリエーションなど)を有することを見出してきました。エレクトロクロミズム」の研究課題に取り組んでいます。今回、色変化の応答性に優れた有機/金属ハイブリッドポリマー(図3)をEC材料として用いることで、3Vの電圧印加により、透明部分と遮光部分がグラデーション変化する調光ガラスの作製に成功しました(図4)。グラデーション変化の途中で電力供給を止めると、そのグラデーションの状態が保持できます。電池を接続した側面から色変化するので、様々な遮光状態を作れます(図5)。透明化と遮光化の繰り返し耐久性も10万回を超えます。デバイスは、本EC材料と固体電解質(4)を2枚の透明電極付ガラスで挟んだ構造です。今回、本ポリマーの速い応答性を生かした電極設計を行いました。細かく区分けされた透明電極をガラス上に作製し、区分け部分を極めて細い透明電極で接続しました(図6)(特許出願済み)。この極めて細い電極部分(接続部分)は非常に大きな配線抵抗となるので、図7のように一方向から電気を流すと、流す方向に沿って、電極の抵抗値が階段状に増える仕組みです。配線抵抗の増加は、各区分けされた透明電極部分にかかる実効電圧を低下させるので、その結果、EC材料の色変化の速度が遅くなります。従って、電池をつないだ側から遠い場所ほど実行電圧が低下することで色変化が遅くなり、グラデーション変化が生じます。cm)(図4)の作製に成功しました。今回、有機/金属ハイブリッドポリマーの速い色変化特性を生かして、グラデーション変化する調光ガラスの作製に成功しました。今回の技術を活用することで、オートサンシェイド(自動遮光)機能を車のフロントガラスに付与して運転の安全性を高めたり、高層ビルの窓に導入して遮光による空調の省エネルギー化と眺望の両立を達成することで、快適で安全な暮らしへの貢献を目指します。そのために、今後、耐熱性や耐光性の性能向上や、色ムラの修正などの更なる開発を行い、高い機能性と信頼性を兼ね備えた調光ガラスの作製を達成する予定です。用語解説(1)調光ガラス遮光状態を変えることができるガラス。金属イオンと有機配位子が錯形成することで合成される新しいポリマー(高分子)。金属から有機配位子への電荷移動吸収(MLCT吸収)に基づいて着色する。ポリマー中の金属イオンを電気化学的に酸化還元すると、MLCT吸収が消失/発現するために、消色/着色のエレクトロクロミック特性を示す。ポリマーの色は、含まれる金属イオンの種類や用いる有機配位子の構造によって変わる。鉄イオンを含むポリマーでは青色系、ルテニウムイオンを含むポリマーは赤色系、コバルトイオンを含むポリマーは黄色系、銅イオンを含むポリマーは緑色系の色を有する。コバルトイオンの酸化数を1価まで還元すると黒色になることを見出している。(4)固体電解質カチオン(プラスの電荷を有するイオン)及びアニオン(マイナスの電荷を有するイオン)を多く含む固体層。本デバイスの場合、有機/金属ハイブリッドポリマーの電気化学的酸化に伴って生じるプラス電荷の増加を補償するためのアニオンの供給源。University.早稲田大学オフィシャルサイト(https://www.waseda.jp/top/)は、以下のWebブラウザでご覧いただくことを推奨いたします。推奨環境以外でのご利用や、推奨環境であっても設定によっては、ご利用できない場合や正しく表示されない場合がございます。快適にご利用いただくため、お使いのブラウザを最新版に更新してご覧ください。このままご覧いただく方は、「このまま進む」ボタンをクリックし、次ページに進んでください。