独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长吉川博之]（以下简称“AIST”）可持续材料研究部[研究部主任 Mamoru Nakamura] 环境响应型功能薄膜研究小组 [研究小组组长 Kazuki Yoshimura] Kazuki Tajima 研究人员正在开发一种柔性薄膜，可以在镜面状态和透明状态之间进行电气切换调光镜我冲洗了一部电影。
新开发的光控镜采用电致变色方法进行操作，由于仅使用电，因此不需要特殊的控制系统，并且可以降低安装成本。它还很方便，因为它完全使用固体材料制造。另外，当它处于镜子状态时，从外面看不到里面，因此可以用作隐私玻璃，这对于预防犯罪也很有用。此外，我们还开发了一种技术，将其整合到薄膜上，制造出厚度为 100 微米的电致变色调光镜膜。与在玻璃上形成薄膜相比，该方法在生产率、经济性、可回收性和便利性方面具有优越性，并且可以应用于现有的窗玻璃，大大增加了应用范围。
镜像状态
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透明状态
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窗玻璃起着将可见光引入室内的作用，但除了可见光之外，它还传递热量，损害室内外的隔热性。因此，近年来，高隔热性的双层玻璃和热反射玻璃开始流行，但为了进一步提高节能效果，需要能够根据需要自由调节从外部射入的光量的玻璃。使这成为可能的玻璃是光控玻璃。在迄今为止已开发的控光眼镜中，一些可以电控制透光率的电致变色控光眼镜已经商业化。然而，传统的电致变色玻璃通过从透明状态变为深蓝色状态并吸收光来调制光，其缺点是玻璃本身变热，从而导致玻璃的热量重新辐射到室内。为了解决这个问题，需要通过反射而不是吸收来控制阳光。光致变色镜是一种可以在透明状态和镜面状态之间切换的材料，使这成为可能。通过在窗玻璃中使用这种材料，可以有效阻挡阳光并减少冷却负荷。
使用调光镜的切换方法有两种。通过将其暴露于含氢的稀薄气体中来执行切换的方法称为气致变色方法，而以电方式执行切换的方法称为电致变色方法。关于气致变色法，产业技术研究院可持续材料研究部成功制作了可在实际建筑物中实施的调光镜面玻璃窗（2006 年 12 月 21 日新闻公告)，我们已经到了可以验证其节能性能的阶段。然而，气致变色调光镜结构简单，易于规模化，但由于它们需要氢气进行切换，因此一些应用需要可以电切换的电致变色调光镜。此外，如果控光镜可以形成在薄膜上而不是玻璃上，则可以极大地扩大应用范围并降低成本，因此人们强烈希望实现这一点。
这项研究和开发得到了新能源和产业技术发展组织“减光镜膜的开发”的支持，作为“能源使用合理化技术战略开发项目”的一部分。
新开发的光致变色镜膜可以使用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改变的状态（图1）。
镜像状态
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透明状态
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图1 玻璃上全固态调光镜的镜面状态和透明状态
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这种光致变色镜是全固体类型，不含液体或气体层，不仅可以在玻璃板上制造，还可以在柔性塑料等柔性基板上制造（图2）。此外，只需将这种光致变色镜膜贴在现有的窗玻璃上，只需轻按开关即可有效控制进入房间的阳光量，从而减少建筑物和汽车内的冷却负荷。
镜像状态
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透明状态
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图2柔性全固态调光镜膜
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图3所示为新开发的光致变色镜的基本结构，该镜为全固体型，不含氢气等气体层或液体层。玻璃板或塑料等柔性基板上的氧化铟锡 (ITO)、氧化钨 (WO)3)，氧化钽 (Ta２O5)、铝 (Al)、钯 (Pd) 和镁镍 (Mg-Ni) 合金薄膜。每层是透明导电膜，起到离子存储层、固体电解质层、缓冲层、催化剂层和控光镜层的作用。所有薄膜材料磁控溅射设备制造在室温过程中。这是一个对环境影响很小的过程，因为它可以在室温下完成。
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图3全固态调光镜结构及电压切换
（即使关闭电源，更改后的状态也会保持。） |
采用镁镍合金薄膜作为调光镜层制成的全固态调光镜初始状态为镜面状态。当施加约5伏的电压时，离子存储层（HxWO3）+)移动到光致变色镜层（金属镁镍合金）中，金属镁镍合金氢化并变成非金属，使其变得透明（图3和图4）。此变化发生在大约 15 秒内。当极性反转并施加约-5伏的电压时，氢离子形成离子存储层（WO）。3)返回内部，光致变色镜面层恢复到原来的镜面（金属）状态。此变化发生在大约 10 秒内。一旦改变，即使关闭电源，状态也会保持。
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| 图4全固态调光镜膜的光开关特性（波长670 nm） |
至于耐用性，我们已经确认可以承受镜面状态和透明状态之间的切换超过4000次。新开发的全固态光致变色镜最重要的特点是在固体电解质层和催化剂层之间插入了铝缓冲层。这抑制了催化剂层逸散到固体电解质层中，而催化剂层逸散是由于重复切换而导致劣化的原因。其结果是，耐久性显着提高，并且通过具有良好导电性的铝层，促进了面内方向的电流流动，从而大大提高了响应性。图5显示了原型全固态光致变色镜膜的光学透射光谱。在镜面状态下，几乎没有光通过。在透明状态下，它允许约 40% 的可见光和红外光透过。这样就可以通过电气开关同时控制可见光和红外光的传输。
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| 图5全固态调光镜膜的光透射光谱 |
如上所述，由于能够在柔性塑料上构建调光镜结构，因此可以形成薄膜卷对卷方法之类的高生产率方法成为可能，并且我们能够将目光投向大规模和批量生产。此外，由于只需将其粘贴在现有的窗玻璃上即可使用，因此调光镜的应用范围得到了极大的扩展。
未来，我们计划开发技术，使全固态光致变色镜膜变得更大，并使其具有可承受反复切换的高耐用性。此外，由于它仅靠电力工作，因此有望应用于光纤开关和光学元件以及护目镜和太阳镜等设备。