米乐m6官方网站（所长野间口佑）（以下简称“AIST”）、纳米技术研究部[研究主任南真司]分子纳米物理特性小组[研究小组组长池上敬一]首席研究员田中敏和川本彻，以及国立大学法人山形大学（以下简称“山形大学”）普鲁士蓝复合物纳米粒子调光玻璃的电解质这种控光玻璃可以通过通电在蓝色状态和无色透明状态之间调节。电致变色含有纳米颗粒电致变色（EC）层，凝胶电解质所有层和密封材料现在都可以通过涂层工艺生产，简化了制造工艺，并且可以廉价且高效地制造大面积光控玻璃。凝胶化还降低了破裂时电解质泄漏的可能性。此外，这种控光玻璃具有记忆特性，这意味着即使关闭电源，颜色也不会改变。
当电解质变成凝胶时，离子电导率通常会降低，电致变色器件的响应速度也会降低，但采用新开发的凝胶电解质，通过优化材料组合和混合比例，可以防止响应速度的降低。此外，由于凝胶电解质本身具有可塑性，因此可以与树脂基板（聚合物薄膜）结合以创建柔性电致变色器件。
此外，通过将氧化钛粉末等白色颗粒混合到凝胶电解质中，可以仅显示器件的一侧。该元素具有记忆属性电子纸
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凝胶电解质控光玻璃的结构
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显示元素的彩色状态（左）和白色状态（右）
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近年来，从提高空调能效的角度出发，能够控制玻璃颜色、调节透过的光量的控光玻璃受到关注。然而，目前市售产品仍然价格昂贵，这阻碍了其广泛使用。为了降低价格，需要一种材料和制造成本降低、良率提高的光控元件，并且还需要降低调节透射光量时的能耗。
电子纸是一种类似于光控玻璃的色彩控制元件，采用反射式显示元件，不需要能量来维持显示。使用电致变色材料的电子纸被认为具有价格便宜、能够进行高对比度显示等优点，预计在未来作为大量消耗的纸介质的替代品将变得更加流行。
日本产业技术研究院和山形大学一直专注于普鲁士蓝络合物的电致变色特性，并一直在进行将其制成设备的研究。普鲁士蓝复合物是一种已经使用了很长时间的颜料，但通过将其转化为纳米颗粒并制成墨水，我们开发了一种廉价的光控玻璃，可以通过印刷来制造（2007 年 8 月 8 日，AIST 新闻稿）。这种光控玻璃通电时就会变色，虽然变色时会消耗电力，但一旦颜色发生变化，就可以保持颜色而不消耗电力。换句话说，颜色的变化具有记忆特性。
由于其结构，这种控光玻璃需要电解质。液体电解质被使用了。然而，在控光玻璃中引入液态电解质的工艺并不适合高效生产，而且还存在控光玻璃破裂时可能发生液体泄漏的问题，因此我们进行了研究，在保持控光玻璃性能的同时将电解质凝胶化。
本研究的一部分是与日立化成株式会社共同研究的结果。
使用普鲁士蓝络合物纳米粒子的光致变色玻璃是利用当电流通过普鲁士蓝络合物使其氧化或还原时，引起蓝色与无色透明之间的颜色变化的现象（电致变色）的元件。在与氧化还原相关的电子交换的同时，碱金属离子等阳离子必须在络合物和电解质之间自由进出，以平衡电荷并维持络合物的氧化还原状态（图1）。
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图1 电致变色反应期间的电子(e-) 和阳离子（钾离子，K+)
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此时，电子运动速度和阳离子运动速度越快，电致变色元件的响应速度越快。因此，实现实用化电致变色器件的关键是如何不阻碍电子和阳离子的运动。通常，当电解质制成凝胶时，离子电导率降低，阳离子的运动速度降低，导致电致变色器件的响应速度降低。支持电解质盐、增塑剂、聚合物（树脂）的组合以及各成分的混合比例，我们成功开发了凝胶电解质光控玻璃，其响应速度和记忆力可与传统液体电解质相媲美。图2显示了凝胶电解质光控玻璃的结构和实际的颜色变化。其结构是，将EC层I（普鲁士蓝络合物）和EC层II（镍取代的普鲁士蓝络合物）涂布在彼此相对放置的两个透明电极（ITO：氧化铟锡）基板上，其间夹有凝胶电解质，周围区域用树脂密封。凝胶电解质在室温下的粘度约为30,000至100,000 mPa·s，并且当夹在两个基板之间时几乎不流动。当在该设备的板之间连接15V干电池时（EC层I侧为-），在3秒内，EC层I从蓝色变为无色，EC层II从无色变为淡黄色，并且整个设备被识别为从蓝色到无色的颜色变化（25mm见方设备）。当电压反转时，由于相反方向的变化，颜色恢复为蓝色。仅需要电流来改变颜色，并且即使关闭电流也能保持颜色状态。即使反复变色超过10,000次，也几乎没有观察到劣化。我们还在-20℃到100℃的温度范围内进行了运行测试，发现虽然在低温下运行时间较长，但运行没有任何问题。
采用图3所示的棒涂法生产凝胶电解质控光玻璃。这里所指的棒涂法是在基材两侧放置比涂有EC层的基材稍厚的导板，将滴到基材上的凝胶电解质用棒涂开的方法，适合大面积涂布。对于传统的液体电解质，无法使用这种涂覆工艺，并且需要使用密封剂将两个EC层基板粘合在一起，然后利用毛细作用通过密封剂中的小孔引入电解质。凝胶电解质的使用极大地简化了制造过程。
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图3采用棒涂法制造控光玻璃
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目前采用ITO玻璃基板作为基材，但未来将采用带有透明电极（聚合物薄膜）的树脂基板，如图4所示卷对卷方法制造大面积光控膜。到目前为止，光控玻璃由于成本高而尚未普及，但利用这种材料和制造成本低且易于大面积扩展的技术，将有可能制造出可贴在现有窗玻璃上的光控膜，并有望得到更广泛的应用。
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图4采用卷对卷方式的光控膜的制造过程
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此次开发的电致变色器件不仅可以用作控光玻璃，还可以用作显示器件。我们制作了一种电致变色器件原型，其中将氧化钛粉末等白色颗粒混入凝胶电解质中，作为反射材料，使背面（EC 层 II）不可见。图5显示了原型元件的结构以及实际着色和脱色状态的照片。由于电解质层被制成白色，因此可以从有色变为白色。由于该器件具有记忆特性，因此有望在电子纸等设备中作为节能显示器件。
今后，我们将继续进行树脂基板元件的原型制作、耐光性测试等，并对可用于家庭和汽车的光控玻璃和光控薄膜的基本技术进行研究和开发，目标是在不久的将来提供样品。此外，我们还将研究使用凝胶电解质作为白色反射材料创建电致变色器件矩阵所需的基本技术，旨在将其应用于电子纸和其他产品。