スマートウィンドウの技術動向と調光材料の設計、特性

第1部 スマートウィンドウ技術の原理、特徴と調光ガラスの開発動向

(2023年1月27日 10:30〜12:00)

　窓ガラス自身で日射を調整するスマートウィンドウは、大きな冷暖房負荷低減効果が期待できる窓として注目を集めています。しかしながら、窓ガラスと省エネルギー性能の関係については、その原理がよく理解されないまま研究が行われているケースがよくあります。 　本セミナーではまず、窓ガラスの断熱性能・遮熱性能が、省エネルギー効果とどのように関係しているかを解説した後、現在実用化されている、もしくは実用化が近い様々なスマートウィンドウ技術について、その概要及び開発動向を紹介します。

1. 窓と省エネルギー
   1. 窓におけるエネルギーの出入り
   2. 窓の断熱性
   3. 窓の遮熱性
   4. スマートウィドウの省エネルギー性能
2. スマートウィンドウの種類と特徴
   1. エレクトロクロミック
      1. 薄膜型
      2. 溶液型
      3. SPD型
      4. PDLC型
      5. GHLC型
   2. サーモクロミック
   3. サーモトロピック
• 質疑応答

第2部 メタロ超分子ポリマーのエレクトロクロミック特性と調光ガラスの開発

(2023年1月27日 13:00〜14:30)

　近年、調光ガラスが世界的に注目されている。本講座では、エレクトロクロミック調光デバイスについて紹介する。特に、塗布により製膜できる新しいエレクトロクロミック材料である「メタロ超分子ポリマー」に焦点をあて、材料特性、及びそれを用いたエレクトロクロミック調光デバイスの特性について最新の開発状況を紹介する。

1. エレクトロクロミック調光デバイスの紹介
2. メタロ超分子ポリマー
   1. エレクトロクロミック特性
   2. 他のエレクトロクロミック材料との比較
   3. マルチカラー化
   4. 黒色表示
   5. 近赤外エレクトロクロミズム
3. メタロ超分子ポリマーを用いたエレクトロクロミック調光デバイス
   1. デバイス作製方法
   2. グラデーション調光
   3. フレキシブル化
   4. 低電圧駆動化
   5. メモリ性
   6. 蓄電性能
4. 実用化に向けた取り組み
• 質疑応答

第3部 多孔質モスアイ構造VO2薄膜を利用した赤外線スマートウィンドウ

(2023年1月27日 14:45〜16:15)

　地球温暖化による気候変動を解決するためには、熱エネルギーを効率的に使用して物質から放出される排熱を抑制することが重要です。二酸化バナジウム (VO2) は温度変化が生じることで、熱的に誘発された相転移によって近赤外域の光学特性の急激な変化を引き起こします。このため、可逆的に低温透明状態から高温不透明状態へ移行して自動的に太陽熱流束を調整することができます。 　本講座では、有機金属分解法 (MOD) を用いて作製した、ナノスケール多孔質モスアイ構造を有するVO2薄膜を応用した赤外線スマートウィンドウを紹介します。また、高原子価カチオン元素を用いた置換ドーピングによる相転移温度の低温化を図り、環境温度に適応できるスマートウィンドウの現状と将来展望について述べます。

1. 地球温暖化とサーモクロミズム
   1. 太陽光放射エネルギーと熱放射抑制
   2. 赤外線スマートウィンドウ
2. 酸化バナジウム
   1. 酸化バナジウム結晶
   2. 二酸化バナジウム (VO2) の結晶相転移
3. MOD法によるVO2薄膜の成膜法
   1. 金属有機化合物分解法 (MOD法)
   2. サファイア基板上多孔質モスアイ構造VO2薄膜
   3. カチオン元素添加による相転移温度の低温化
   4. ガラス基板への成膜およびバッファ層形成による性能向上
4. FDTD法による熱放射抑制シュミュレーション
   1. FDTD法による光電磁場解析
   2. ナノ粒子層状構造モデルによるシミュレーション
5. 今後の課題および将来展望
• 質疑応答