米乐m6官方网站 (AIST；院长：Tamotsu Nomakuchi) 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）的 Kazuki Tajima（高级研究员）开发了一种新的制造技术，可实现低成本、大规模、低压驱动的可切换镜器件。

可切换镜面器件是一种电致变色器件，当施加几伏的电压时，可以在镜面状态和透明状态之间切换。所开发的技术是可切换镜器件的制造技术；首先，在透明基板上形成包括可切换镜面层和离子存储层的功能层，然后使用粘合电解质将这些基板粘合在一起。与传统器件制造工艺相比，在传统器件制造工艺上进行了放大，其中功能层在单个透明基板上逐层形成。它为制造可切换镜像器件提供了一种可行的选择，这将极大地扩展可切换镜像器件的用途和应用。

这项技术的详细信息将于 2012 年 2 月 15 日至 17 日在东京江东区东京国际展示场举行的第 11 届国际纳米技术展览暨会议 (nano tech 2012) 上公布。

图1：所开发的可切换镜像装置的外观变化（左：镜像状态；右：透明状态）

房屋、办公楼、车辆和火车功能的窗户玻璃，引入阳光。它还引入了大量太阳光的热能（红外线），增加了夏季的冷负荷。近年来，推广使用双层玻璃等隔热窗来降低冷负荷。为了进一步节约能源，需要根据季节、天气和时间来控制自由引入的阳光量。允许用户控制阳光透过量的玻璃称为智能窗。一些这样的产品是可商购的。然而，在许多情况下，通过玻璃的光量是通过对玻璃上的薄膜涂层进行电着色来控制的，从而吸收多余的光。因此，此类产品的缺点是吸收的光会增加玻璃温度，并且玻璃辐射的热量会释放到房间中。开发的可切换镜子通过反射光而不是吸收光来控制光量，并且玻璃温度不会升高。通过在镜面状态和透明状态之间切换来吸收阳光，从而有望显着降低冷却负荷。

AIST正在研究和开发可切换镜面薄膜材料在智能窗上的应用。根据其工作原理，可切换镜有两种类型：用稀释氢气控制光的气致变色型和通过电传输氢离子（质子）控制光的电致变色型。产业技术研究所发现了用于可切换镜面薄膜的气致变色材料（AIST新闻稿于2010年8月4日），并制造了固态电致变色可切换镜膜（AIST 新闻稿，2007 年 11 月 21 日)。电致变色可切换镜具有多层结构。为了根据其用途增加镜子的尺寸，需要减少工艺时间以实现高生产率和低成本，并且需要在层中提供高氢离子传导性以稳定开关性能。 AIST 已进行研究和开发以在这些领域进行改进。

所开发的技术可以通过使用粘合电解质将透明基板与功能层粘合在一起来制造可切换镜子器件。粘合剂电解质具有两个作用：作为将基板粘合在一起的粘合剂和作为具有高氢离子电导率的电解质。与通过磁控溅射在单个透明基板上逐层形成功能层的传统技术相比，该技术可以显着缩短工艺时间。例如，现有技术进一步采用反应磁控溅射来形成固体电解质层(氧化物)，其工艺时间需要数十分钟。此外，功能层暴露在空气中，需要形成保护层以减轻各层的环境退化。在所开发的技术中，通过涂覆工艺在几分钟内形成粘合电解质，然后将基板粘合在一起，可以轻松制造器件（图2）。电解质溶液是液体，需要密封结构以防止泄漏。在所开发的技术中，电解质在室温下在空气中固化，并充当粘合剂电解质和器件的封装材料。因此，不需要密封结构，并且性能稳定性高。

图2：可切换镜像器件制造工艺的比较

开发的可切换镜像器件通常由依次层叠的透明基板、透明电极、可切换镜像层（金属）、催化剂层（金属）、粘合电解质、离子存储层（氧化物）、透明电极和透明基板组成。制造完成后，该器件的离子存储层中含有氢离子，当氢离子根据所施加电压的极性（正或负）移动时，其状态会发生变化。当施加电压使得氢离子移向可切换镜像层时，传输离子与可切换镜像层发生反应，形成金属氢化物（图3，右）。由于金属氢化物是透明的，器件从镜面状态变为透明状态。这种变化是可逆的。当施加相反极性的电压时，氢离子从可切换镜像层中的金属氢化物中移出，该层返回到原始金属，使器件返回到镜像状态（图3，左）。该器件可以通过施加电压在镜面状态和透明状态之间切换。使用此切换过程可以自由控制透射光和反射光的量。

图3：可切换镜像设备的状态切换（左：镜像状态；右：透明状态）

图 4 显示了使用各种基板材料制造的可切换镜子器件的照片。由于所开发的技术可以在室温下制造可切换镜器件，因此可以使用非耐热树脂作为基板材料。使用这项技术可以将不同的材料粘合在一起。例如，玻璃可以粘合到聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)，并且PEN可以粘合到聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)。可以容易地制造大的可切换镜器件（例如，图4中的150mm见方的器件是传统技术制造的器件的25倍）。通过传统工艺制造的器件的切换速度随着尺寸的增加而降低。相比之下，该技术中使用的粘合电解质具有较高的氢离子传导性，可以使氢离子顺利转移；因此开关速度不会随着尺寸的增加而降低。此外，虽然通过传统技术制造的器件通常需要±5V的驱动电压，但由于粘合电解质的上述特性，通过开发技术制造的器件可以在±1V的低电压下驱动。

图4：使用各种基板材料的可切换镜子器件的照片（左上：玻璃+PEN（镜子状态）， 基板尺寸：150平方毫米；右上：玻璃+PEN（透明状态），基板尺寸：150平方毫米； 左下：PEN + PET（镜面状态），基材尺寸：80平方毫米； 右下：PEN + PET（透明状态），基材尺寸：80毫米见方）

图5显示了所开发的可切换镜子器件的光谱变化。表明该器件在镜面状态下几乎不透光（以红色显示）。通过器件中功能薄膜的结构控制，可以自由地控制最大透射率和反射率以及通过切换实现的变化量。

图5：所开发的可切换镜子装置的光谱变化 （基材：玻璃；左：透射光谱的变化；右：反射光谱的变化）

所开发的技术使用涂层工艺将基板粘合在一起，为制造可切换反射镜器件提供了可行的选择。根据可切换镜装置的用途和尺寸，可以使用该技术或使用磁控溅射的传统技术。最值得注意的是，涂层过程可以使用工业印刷技术。该技术有望为可切换镜子器件的大规模生产和放大提供基本流程。

可切换镜子设备仅由电力驱动，预计将用于各种应用，包括房屋、办公楼、车辆和火车的节能窗户，以及电子和光学设备、玩具以及现有产品的附加产品。研究人员将开发一种适应性更强的制造技术，以满足该设备预期应用的各种规格。他还将致力于开发各种开关能力，包括高耐用性和改变光学特性的选择性能力。