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» 2020年06月30日 10時30分 公開

一貫した合成プロセス技術を確立:NIMSら、調光ガラス向けEC材料の安定供給を実現

物質・材料研究機構(NIMS)は東京化成工業(TCI)と共同で、電気が流れると色が変わるエレクトロクロミック(EC)材料「メタロ超分子ポリマー」について、安定供給を可能にする合成プロセス技術を確立した。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

EC調光フィルムの製作も可能に

 物質・材料研究機構(NIMS)機能性材料研究拠点電子機能高分子グループの樋口昌芳グループリーダーらによる研究グループは2020年6月、東京化成工業(TCI)と共同で、電気が流れると色が変わるエレクトロクロミック(EC)材料「メタロ超分子ポリマー」について、安定供給を可能にする合成プロセス技術を確立したと発表した。

 EC材料を用いた調光ガラスは、電気を流すと「遮光」と「透明」の状態を切り替えることができる。このため、事務所や商業施設、自動車/電車などの窓ガラスや間仕切り用途で注目されている。しかし、現行のEC調光ガラスは、真空蒸着装置を用いて、透明電極を付けたガラス上にEC材料を膜付けする。このため、ガラスの面積が大きくなると成膜用の設備コストが極めて高くなるなど、本格普及に向けては課題もあった。

メタロ超分子ポリマーを用いて製作したEC調光ガラスの使用例 出典:NIMS、TCI

 こうした中でNIMSは、メタノールなど有機溶剤に溶ける「メタロ超分子ポリマー」を2005年に開発した。このEC材料は塗布によって成膜を可能にした。しかし、これまでのEC材料は、原料の有機分子から多段階の合成が必要であった。これが、「製造コストの上昇」や「各合成工程における品質のばらつき」などを生じさせる要因になっていたという。

 NIMSとTCIは今回、メタロ超分子ポリマーの合成プロセスを、一貫して行える生産技術を確立した。これによって中間体の品質管理が可能となり、品質の高いEC材料を安定的に供給できる体制が整った。開発したEC材料を塗布した膜に電気を流すと、材料に含まれる鉄イオンが酸化還元し、可逆的な色変化(EC変化)を示すため、遮光と透明な状態を切り替えることができる。

従来と今回の合成プロセスの違い 出典:NIMS、TCI
メタロ超分子ポリマー膜に電位を印加し、鉄イオンの酸化状態をかえることで色が変わる様子 出典:NIMS、TCI

 開発したEC材料は2020年6月30日より、TCIが「Poly(Fe-btpyb)Purple」の製品名で販売する。月間の製造能力はEC調光ガラスに換算して数十平方メートル分である。本格的な実用化に向けて、能力拡大にも取り組む予定。材料販売に併せて、NIMSは調光ガラスなどを製造する時に必要な特許のライセンスをセットで提供する。

 開発したEC材料は、プラスチックフィルムなど、ガラス以外にも成膜が可能である。このため、EC調光フィルムを製作し、既存のガラス窓に貼って利用することもできる。

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