米乐m6官方网站 (AIST) 能源控制薄膜小组（组长：Kazuki Yoshimura）、可持续发展材料研究所（所长：Mamoru Nakamura）（所长：Hiroyuki Yoshikawa）的 Kazuki Tajima（研究科学家）及其同事开发了一种柔性可切换镜膜，可以在反射状态和透明状态之间进行电气切换。

新开发的全固态可切换镜膜作为使用电力的电致变色系统运行。​由于仅使用电力且不需要任何特殊的控制系统，因此引入可切换镜膜的初始成本较低。​该薄膜完全由固体材料制成，因此具有易于处理等特点。

该薄膜还可用于隐私玻璃或安全设备，因为在其反射状态下，它可以防止从外部看到建筑物或车辆的内部。​现已开发出一种将这些可切换层层压在薄膜上的技术，并生产出 100 微米厚的电致变​​色可切换镜膜。​与现有玻璃上形成的可切换镜膜相比，新产品更容易生产，具有更好的经济效益，更容易回收，并且更容易处理。 ​ 由于调光镜膜可以粘贴在已经制作好的窗玻璃上，极大地扩展了该膜的应用范围。

 

示范；从透明状态到镜像状态

示范；从镜像状态到透明状态

窗玻璃允许可见光进入建筑物，但它会降低内部和外部之间的隔热性，因为它允许热量和可见光的传输。​近年来，具有高度隔热性的双层中空玻璃和热反射玻璃的使用已得到广泛应用，但为了提高节能效果，需要能够调节从室外进入房间的光量的玻璃。​调光玻璃就可以满足这个要求。

一些可以响应电信号控制光传输的电致变色可切换眼镜已经商业化。然而，传统的电致变色玻璃通过将颜色从透明变为深蓝色来吸收光。由于玻璃吸收光，从而吸收能量，它会变得更热，并且这些热量会在房间内重新辐射。​要解决这个问题，就需要通过反射的方式而不是吸收的方式来控制光。​可切换镜子通过从透明薄膜状态切换到反射镜状态来执行此功能。当用作窗玻璃时，它可以有效阻挡光线并减少建筑物或车辆内部的冷却负荷。

有两种切换可切换镜子的方法。​一种是将镜子暴露在含有少量氢气的气体中进行切换的气致变色方法；另一种是电致变色方法，其中镜子是电动开关的。​对于气致变色方法，产业技术研究院可持续发展材料研究所已成功生产出可内置于实际建筑物中的可切换镜面玻璃（参见 2006 年 12 月 21 日的新闻稿)，已达到节能性能展示阶段。

然而，尽管由于其结构简单而易于大件制造，但使用气致变色方法的可切换镜子需要氢气来切换状态。一些用途迫切需要一种可以电动切换的电致变色可切换镜。此外，在柔性薄膜而不是玻璃上形成可切换镜子的技术也是非常理想的，因为这将极大地扩大潜在应用范围并大大降低成本。

这项研究和开发是在新能源产业技术综合开发机构（NEDO）“能源利用合理化技术战略开发项目”的“可切换镜膜的开发”项目的支持下进行的。

新开发的可切换镜膜可以通过施加几伏的电压在镜面状态和透明状态之间切换，并且即使断电也能保持切换状态。 （图1）

图。 1 玻璃基板上全固态可切换镜的镜面和透明状态

可切换镜子是全固态的；它既不包含液体层也不包含气体层。 ​ 它可以构建在塑料薄膜等柔性基材以及玻璃板上。 （图2）​此外，如果将其粘贴在车窗玻璃上，只需轻按一下开关即可有效控制太阳辐射的通过，从而减少建筑物或汽车内的冷却负荷。

图。 2 柔性全固态可调光镜膜

图3显示了新开发的可切换镜子的基本结构，它是一种全固态产品，既没有液体层，也没有氢气等气体层。氧化铟锡（ITO）、氧化钨（WO₃)，氧化钽 (Ta₂O₅)、铝(Al)、钯(Pd)以及镁镍合金(Mg-Ni合金)薄膜被层压到玻璃板或柔性基板例如塑料膜上。这些层分别为透明导电膜、离子存储层、固体电解质层、缓冲层、催化剂层和可切换镜层。​所有薄膜均采用室温磁控溅射工艺生产。以这种方式生产薄膜的环境负荷较低，因为所有涉及的过程都可以在室温下进行。

图。全固态可切换镜透明和镜面状态下的3层结构

以Mg-Ni合金薄膜作为可切换镜层的全固态可切换镜最初是反射性的。当镜子受到约5伏的电压时，氢离子（H⁺)存储在离子存储WO中₃层（H_xWO₃)移动到可切换镜面层（金属态的Mg-Ni合金），并且金属合金被氢化成透明的非金属态（图3和图4）。​更改大约需要 15 秒才能完成。

当反转极性并施加约-5伏的电压时，氢离子返回离子存储层（WO₃），可切换镜子返回到其原始反射（金属）状态。​这个反向变化大约需要10秒才能完成。​即使电源被切断，镜子仍保持改变的状态。

图。 4 全固态可切换镜膜的光切换特性

在耐用性方面，我们确认镜子能够承受超过 4000 次反射和透明状态之间的切换循环。 ​ 这款全固态可切换镜的最大突破在于，在固体电解质层和催化剂层之间插入了铝缓冲层：这种缓冲层可以防止催化剂层分散在固体电解质层中，否则会导致反复切换时的劣化。 ​ 铝层的存在不仅显着提高了可切换镜的耐用性，还提高了其响应能力：由于电流通过具有优异导电性的铝层，因此有利于面内电流流动。

图5显示了全固态可切换镜膜的光学透射光谱。​尽管它几乎处于镜面状态时不允许光透射，但当可切换镜处于透明状态时，大约 40% 的可见光和红外光会被透射。​通过这种方式，镜子可以通过电动开关来控制可见光和红外光的透射量。

图。图5 全固态可切换镜膜的透光率光谱

如上所述，通过在柔性塑料薄膜上构建可切换镜面结构，可以通过卷对卷方法等高生产率方法进行制造，从而为更大尺寸和批量生产开辟了道路。同时，调光镜的应用范围也大大扩展，因为调光镜膜只需粘贴在窗户上即可。

我们将增加全固态可切换镜膜的尺寸，并开发提高重复切换耐用性的技术。由于该镜子只需要电力即可运行，因此在光纤转换开关、光学部件、护目镜和太阳镜等设备中具有潜在的应用前景。