省エネ用窓ガラスに液晶複合新材料―温度変化で光透過を自律制御：産業技術総合研究所ほか
(2019年9月30日発表)
（国）産業技術総合研究所と神戸市立工業高等専門学校、大阪有機化学工業（株）は9月30日、太陽光があたって温度が上昇すると自律的に光を通しにくくする新材料を共同開発したと発表した。液晶と高分子の複合材料で実現、光の全透過量を20%以上変えられるという。ガラスと組み合わせて住宅の窓材などに利用すれば、冷暖房の負荷を減らす省エネ材料になると期待している。
液晶を用いた調光ガラスは電気的に透明度を制御するものが既に開発されている。ただ、透明電極や配線が必要なため構造が複雑になり、設置条件やコスト面に課題があった。そこで研究グループは、温度変化だけで自動的に透明度が変わる新材料の開発に取り組んだ。
目指したのは、微細な高分子の網の目に温度変化によって透明度が変わる液晶を閉じ込めた複合材料「高分子ネットワーク液晶（PNLC）」の実現。液晶と高分子原料（モノマー）、重合開始剤を混合して2枚のガラス基板の間に満たして紫外光を照射した。その結果、高分子が網の目状に固まり、そのすき間に液晶が固定された新しい複合材料を作ることができた。
この複合材料を挟んだガラスを調べたところ、温度が30℃から50℃に上昇すると透明だった複合材料が白濁。その結果、直進光以外の光も含めてどれだけの光が透過するかという全透過率が、20%以上も変化していることが分かった。このガラスを窓材に利用すれば、それだけ室内に入る太陽光を遮断できる。既に実用化している他の調光ガラスと比べても引けを取らない性能があることが確認できたという。
従来の液晶を用いた調光ガラスは、白濁現象を利用したプライバシーガラスとしての用途が主だった。これに対し今回開発した材料は、普段の生活環境に近い温度、今回の場合は35℃前後で調光できるため、冷暖房の負荷を低減する省エネ用の窓ガラスに利用できるという。また、既存の建物などの窓に後から貼り付けるプラスチックフィルム基板にも展開可能と期待している。