米乐m6官方网站 (AIST) 可持续发展材料研究所能源控制薄膜小组 Kazuki Yoshimura（组长：所长：Mamoru Nakamura；所长：Tamotsu Nomakuchi）开发了一种采用新切换方法的可切换镜子。

可切换镜子可以在透明状态和镜子状态之间切换。它们的使用可以产生节能窗玻璃，通过有效阻挡阳光来大大减少冷却负荷。所开发的可切换镜片采用了与传统气致变色切换方法完全不同的新型气致变色切换。它可以控制可见光到近红外光的反射，其切换速度比传统电致变色调光玻璃快约20倍。目前的发展可以解决将气致变色可切换镜投入实际使用所涉及的问题。由于控制光的薄膜的厚度约为传统薄膜的1/10，因此预计生产成本将大幅降低。

这项技术的详细信息将在 Nano tech 2013（第 12 届国际纳米技术展览和会议）上展出和介绍，该展览将于 1 月 30 日至 2 月 1 日在东京江东区的东京大场地举行。

使用新方法切换可切换镜像 （37 厘米 x 26 厘米）

空调约占家庭和工作能耗的 30%。窗户是显着影响能源消耗的建筑构件。普通窗玻璃会传输可见光和热量，并降低隔热效果。提高窗户的隔热值对于节能非常有效，双层玻璃和高隔热值的Low-E（低辐射率）玻璃正在得到广泛应用。调光玻璃可以控制传入和传出的光和热，通过隔热和阻挡阳光来增加节能效果。

电控电致变色玻璃是调光玻璃的典型类型。最近，在美国，以氧化钨薄膜作为可切换层的电致变色玻璃已经商业化用于建筑应用。然而，需要廉价的调光玻璃来促进广泛使用。

所有传统的电致变色玻璃都会吸收光来控制光，因此有一个缺点；​薄膜的温度升高，薄膜将热量重新辐射到房间中。如果可以通过反射来控制光，那么可以更有效地阻挡阳光。因此，需要能够在透明状态和镜像状态之间切换的可切换镜像。

自2001年以来，AIST一直致力于可切换镜子的薄膜材料的研究和开发。它已在真实建筑中安装了实际尺寸的窗玻璃，并证明该玻璃与传统透明双层窗玻璃相比可减少30%以上的冷负荷。

电致变色调光玻璃结构复杂，因此生产难度很大。气致变色玻璃结构简单，由两层薄膜组成，有望成为低成本的可调光玻璃。气致变色转换的优点是转换速度与尺寸无关，成本较高。因此，该方法被认为适用于大型调光玻璃。然而，它的耐用性一直是一个问题。

AIST 开发了一种镁钇合金薄膜可切换镜，可以执行超过 10,000 次切换循环（AIST 新闻稿，2012 年 9 月 20 日）。然而，人们对用于切换的氢气的安全性提出了担忧。因此，AIST 一直在研究和开发安全的气致变色可切换镜。

传统的气致变色可切换镜子由粘合到垫片上的两块玻璃制成。通过将气体引入玻璃之间的空间来执行切换（图 1）。当将水电解产生的氢气引入到该空间中时，可切换镜面薄膜通过氢化而从镜面状态切换到透明状态。当引入氧气时，薄膜通过脱氢从透明状态转回镜面状态。

图1：传统的气致变色可调光玻璃

研究人员发现，当玻璃和透明片材在没有间隔物的情况下粘合在一起时，会形成平均引入厚度约为01毫米的气隙，并且可以通过将气体引入到气隙中来进行气色切换。然而，由于气隙非常小，因此无法以传统方式通过氢气或氧气令人满意地进行切换。研究人员研究了气色切换的机制，并开发了一种新方法，可以在这个小气隙中令人满意地进行切换（图2）。使用这种新切换方法的可切换玻璃可以像传统的气致变色可切换玻璃一样进行切换，即使玻璃片在许多点上与玻璃局部接触。

图2：使用新切换方法的气致变色可切换镜

传统的气致变色调光玻璃必须是双层玻璃，不能用于使用单层玻璃的车辆。采用所开发的气致变色方法，溅射沉积可调光薄膜的透明片材，其边缘粘合到单块玻璃上，作为可调光玻璃，可用于车辆。

采用传统的切换方法，如果在两块1×1m的玻璃板之间设置5mm的气隙，则间隙的体积为5L，并且需要大量的气体来进行切换。采用新的切换方法，切换相同面积的玻璃所需的气体体积仅为约100mL，是传统方法所需气体的1/50，从而可以用少量的氢气进行切换。引入间隙的氢气很快被可切换薄膜吸收，间隙中留下的氢气很少，消除了氢气泄漏等风险。

传统电致变色切换玻璃的切换速度取决于通过透明导电膜的电流，因此随着膜尺寸的增加而降低。速度比传统气致变色薄膜快约20倍。

此外，由于可以用极少量的氢气进行切换，因此可以使用空气中的水分（水蒸气）作为氢气的来源。例如，在温度为30℃、湿度为50%的情况下，空气中的水蒸气浓度约为2%，该水蒸气的电解可以产生少量但足够用于开关的氢气。以前需要从水箱供应电解水，但采用新方法则不需要这样做：只需向聚合物膜施加约3V的电压即可进行切换，通过水蒸气电解产生氢气。由于只产生极低浓度的氢气，因此不存在爆炸风险。

图 3 显示了利用空气中水蒸气的可切换镜片。这种气致变色片不需要气体或添加水。只需将 3V 电池连接到端子即可进行切换，并且与电致变色可切换玻璃一样易于操作。

可切换玻璃和薄膜是使用磁控溅射方法通过薄膜气相沉积来生产的。决定该方法生产成本的主要因素之一是薄膜沉积速率；增加的沉积速率降低了生产成本。商业化的电致变色可切换玻璃通常有五层薄膜，总厚度约为 1 µm。所开发的可切换镜片具有两层薄膜，总厚度小于100 nm，约为电致变色可切换玻璃厚度的1/10。此外，由于所开发的可切换镜片仅由沉积速率高的金属薄膜组成，因此沉积时间比传统电致变色可切换玻璃短得多，预计生产成本将显着降低。

图 3：只需连接电池即可操作的可切换镜板 该片材具有柔性，可以在一定程度上弯曲。

研究人员将通过进行循环切换来评估片材的耐用性。所开发的技术将应用于传统气致变色调光玻璃无法使用的领域，特别是汽车、火车和飞机上使用的小窗户。他的目标是将玻璃的可见光透过率提高到70%以上，并利用玻璃有效阻挡阳光透过汽车挡风玻璃进入。他还打算与私营部门合作研究大型板材上的薄膜沉积，旨在尽早将这种可切换镜面玻璃用作建筑物的大型玻璃。