(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雰囲気ガスとの酸化還元反応により、可逆的に光透過率が変化するガスクロミック調光素子であって、
エレクトロクロミック有機ポリマーと、該エレクトロクロミック有機ポリマーの酸化還元反応の触媒として機能するナノ粒子を含有し、
還元ピーク電位が−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以上に存在し、
酸化ピーク電位が＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以下に存在し、
前記エレクトロクロミック有機ポリマーは、一般式
【化１】
0006611290.tif 000015
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位、一般式
【化２】
0006611290.tif 000016
（式中、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位、又は、一般式
【化３】
0006611290.tif 000017
（式中、Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位を有することを特徴とするガスクロミック調光素子。
【請求項２】
雰囲気ガスとの酸化還元反応により、可逆的に光透過率が変化するガスクロミック調光素子であって、
エレクトロクロミック有機ポリマーと、該エレクトロクロミック有機ポリマーの酸化還元反応の触媒として機能するナノ粒子を含有し、
還元ピーク電位が−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以上に存在し、
酸化ピーク電位が＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以下に存在し、
前記エレクトロクロミック有機ポリマーは、アニリン由来の構成単位、３，４−エチレンジオキシチオフェン由来の構成単位、又は、３，４−プロピレンジオキシチオフェン由来の構成単位を有することを特徴とするガスクロミック調光素子。
【請求項３】
前記エレクトロクロミック有機ポリマーは、ドーパントによりドープされていることを特徴とする請求項１に記載のガスクロミック調光素子。
【請求項４】
前記ナノ粒子は、パラジウム、パラジウム合金、白金及び白金合金からなる群より選択される一種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のガスクロミック調光素子。
【請求項５】
前記エレクトロクロミック有機ポリマーに対する前記ナノ粒子の質量比が０．０１％以上２５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のガスクロミック調光素子。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のガスクロミック調光素子を含む膜が透明基材上に形成されていることを特徴とするガスクロミック調光部材。
【請求項７】
前記膜は、膜厚が１０ｎｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のガスクロミック調光部材。
【請求項８】
前記透明基材は、ガラス基材又はプラスチック基材であることを特徴とする請求項６に記載のガスクロミック調光部材。
【請求項９】
２枚以上のガラス基材を有し、
２枚の前記ガラス基材の間に、請求項１又は２に記載のガスクロミック調光素子を含む膜が形成されていることを特徴とする複層ガラス。
【請求項１０】
前記２枚のガラス基材の間に、水素、オゾン、酸素又は空気を給排気する手段をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の複層ガラス。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載のガスクロミック調光素子を製造する方法であって、
前記エレクトロクロミック有機ポリマーと、前記ナノ粒子を溶媒中で混合することを特徴とするガスクロミック調光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスクロミック調光素子、ガスクロミック調光素子の製造方法、ガスクロミック調光部材及び複層ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建物において、窓は、光及び熱が出入りする割合が大きい場所になっている。例えば、冬の暖房時に、窓から光及び熱が流出する割合は、５割程度であり、夏の冷房時に、窓から光及び熱が流入する割合は、７割程度である。したがって、窓における光及び熱の出入りを適切に制御することにより、膨大な省エネルギー効果を得ることができる。調光ガラスは、このような目的で開発されたものであり、光及び熱の流入及び流出を制御する機能を有している。【０００３】
調光ガラスには、いくつかの種類がある。それらのうち、電流及び電圧の印加により、可逆的に光透過率が変化するガラスをエレクトロクロミック調光ガラスといい、温度により、可逆的に光透過率が変化するガラスをサーモクロミック調光ガラスといい、雰囲気ガスにより、可逆的に光透過率が変化するガラスをガスクロミック調光ガラスという。【０００４】
この中でも、調光層に酸化タングステン（ＷＯ３）薄膜を用いたエレクトロクロミック調光ガラスは、研究が最も進んでおり、現在、ほぼ実用化段階に達しており、市販品も出されている。【０００５】
しかしながら、エレクトロクロミック調光ガラスは、十分な光学特性を得るために、調光素子を５層程度の多層薄膜構造にする必要があり、透明導電膜のコストが非常に高くなってしまうという問題がある。【０００６】
これに対して、ガスクロミック調光ガラスは、エレクトロクロミック調光ガラスに比べて、構造が複雑ではないので、低コストで製造することが可能な調光ガラスとして期待されており、調光素子の材料や調光ガラスの構造について、各種検討がなされてきた。【０００７】
特許文献１には、マグネシウム・ジルコニウム合金薄膜を調光層として用いた多層薄膜から成る反射型調光薄膜材料が開示されている。ここで、反射型調光薄膜材料は、調光層の表面に、触媒層が形成されている構造、あるいは、触媒層の上に、更に、保護層が形成されている構造を有する。また、反射型調光薄膜材料は、室温の２０℃付近で、水素化によって無色透明状態になるクロミック特性を有し、室温の２０℃付近で、脱水素化によって鏡状態になるクロミック特性を有する。  【０００８】
特許文献２には、透明基材に、多層薄膜を形成した薄膜素子であり、水素を含むガスにより鏡状態から透明状態に変化し、また、酸素を含むガスにより透明状態から鏡状態に変化する調光ミラー材料が開示されている。ここで、多層薄膜は、調光層、バッファ層、及び触媒層から成る。また、調光層として、Ｙ−Ｍｇ、Ｌａ−Ｍｇ、Ｇｄ−Ｍｇ、もしくはＳｍ−Ｍｇの希土類・マグネシウム合金、又は、Ｍｇ−Ｎｉ、Ｍｇ−Ｍｎ、Ｍｇ−Ｃｏ、もしくはＭｇ−Ｆｅのマグネシウム・遷移金属合金薄膜が形成されている。  【０００９】
非特許文献１には、酸化タングステン（ＷＯ３）を用いた調光材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−７８８９０号公報
【特許文献２】特開２００７−３０１７７８号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Gasochromic windows, V. Wittwer, M. Datz, J. Ell, A. Georg, W. Graf et al., Solar Energy Materials and Solar Cells vol. 84 p. 305-314 (2004).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ガスクロミック調光ガラスの調光素子の材料は、Ｗ、Ｎｉ、Ｖ、Ｉｎ等の金属の酸化物、金属合金等の無機材料が主流であるため、色の変化は、主に、無色と青色の間、無色と褐色の間、透明状態と鏡状態の間であり、少ない。【００１３】
本発明の一態様は、色の変化を多様にすることが可能なガスクロミック調光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様は、雰囲気ガスとの酸化還元反応により、可逆的に光透過率が変化するガスクロミック調光素子であって、エレクトロクロミック有機ポリマーと、該エレクトロクロミック有機ポリマーの酸化還元反応の触媒として機能するナノ粒子を含有し、還元ピーク電位が−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以上に存在し、酸化ピーク電位が＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以下に存在し、前記エレクトロクロミック有機ポリマーは、一般式
【化１】
0006611290.tif 000002
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位、一般式
【化２】
0006611290.tif 000003
（式中、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位、又は、一般式
【化３】
0006611290.tif 000004
（式中、Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位を有する。
本発明の他の一態様は、雰囲気ガスとの酸化還元反応により、可逆的に光透過率が変化するガスクロミック調光素子であって、エレクトロクロミック有機ポリマーと、該エレクトロクロミック有機ポリマーの酸化還元反応の触媒として機能するナノ粒子を含有し、還元ピーク電位が−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以上に存在し、酸化ピーク電位が＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以下に存在し、前記エレクトロクロミック有機ポリマーは、アニリン由来の構成単位、３，４−エチレンジオキシチオフェン由来の構成単位、又は、３，４−プロピレンジオキシチオフェン由来の構成単位を有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、色の変化を多様にすることが可能なガスクロミック調光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のガスクロミック調光素子の一例を示す図である。
【図２】図１のガスクロミック調光素子の作製方法の一例を示す図である。
【図３】本実施形態のガスクロミック調光部材の一例を示す図である。
【図４】本実施形態の複層ガラスの一例を示す図である。
【図５】実施例１のガスクロミック調光素子のＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図６】実施例１のガスクロミック調光素子膜のサイクリックボルタモグラムである。
【図７】実施例１の複層ガラスの光透過率を測定する光学装置を示す概略図である。
【図８】実施例１の複層ガラスの光透過スペクトルである。
【図９】実施例１の複層ガラスのガス充填室の雰囲気の変化と光透過率の変化の関係を示す図である。
【図１０】実施例１の複層ガラスのガス充填室の雰囲気の変化と光透過率の変化の関係を示す図である。
【図１１】実施例７のガスクロミック調光素子のＦＴ−ＩＲスペクトルである。
【図１２】実施例７のガスクロミック調光素子膜のサイクリックボルタモグラムである。
【図１３】実施例７の複層ガラスのガス充填室の雰囲気の変化と光透過率の変化の関係を示す図である。
【図１４】比較例３の調光素子膜のサイクリックボルタモグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態を説明するが、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００１８】
［ガスクロミック調光素子］
図１に、本実施形態のガスクロミック調光素子の一例を示す。
【００１９】
ガスクロミック調光素子１は、雰囲気ガスとの酸化還元反応により、可逆的に光透過率が変化する、即ち、無色（透明）状態と着色状態の間で、可逆的に変化する。ここで、ガスクロミック調光素子１は、エレクトロクロミック有機ポリマー１ａの表面に、ナノ粒子１ｂが付着している。また、ナノ粒子１ｂは、エレクトロクロミック有機ポリマー１ａの酸化還元反応の触媒として機能する。
【００２０】
なお、無色（透明）及び着色状態は、それぞれエレクトロクロミック有機ポリマー１ａの酸化状態及び還元状態、又は、還元状態及び酸化状態に対応する。
【００２１】
本実施形態において、波長が３７０〜２５００ｎｍの光の透過率が変化することにより、無色（透明）状態と着色状態が生じる。本実施形態においては、波長が７００ｎｍの光の透過率を測定することにより、無色（透明）状態と着色状態とを評価することができる。
【００２２】
ガスクロミック調光素子１は、還元ピーク電位が−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以上に存在し、酸化ピーク電位が＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以下に存在する。還元ピーク電位が−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以上に存在しない場合、又は、酸化ピーク電位が＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以下に存在しない場合は、ガスクロミック特性を有さないエレクトロクロミック調光素子となる。
【００２３】
なお、還元ピーク電位及び酸化ピーク電位は、サイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）により測定することができる。
【００２４】
ガスクロミック調光素子１を、水素を含む雰囲気に曝すと、エレクトロクロミック有機ポリマー１ａの表面に付着しているナノ粒子１ｂの触媒作用により、エレクトロクロミック有機ポリマー１ａが還元されて、色が変化し、波長が４００〜２５００ｎｍの範囲で、光の透過率が変化する。
【００２５】
このとき、水素を含む雰囲気と、エレクトロクロミック有機ポリマー１ａの表面に付着しているナノ粒子１ｂの触媒作用により、以下の反応式が起こる。
【００２６】
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−（Ｅ＝−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３）
ここで、Ｅは、酸化還元電位であり、水素を含む雰囲気は、−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３の還元能を有する。
【００２７】
一方、空気中で、酸素と、エレクトロクロミック有機ポリマー１ａの表面に付着しているナノ粒子１ｂの触媒作用により、以下の反応が起こる。
【００２８】
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−（Ｅ＝＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３）
ここで、空気中の酸素は、＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３の酸化能を有する。
【００２９】
［ガスクロミック調光素子の製造方法］
図２に、ガスクロミック調光素子１の製造方法の一例を示す。
【００３０】
ガスクロミック調光素子１は、エレクトロクロミック有機ポリマー１ａとナノ粒子１ｂを溶媒中で混合することにより製造することができる。
【００３１】
溶媒としては、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、有機溶剤等が挙げられる。中でも、水が好ましい。
【００３２】
［エレクトロクロミック有機ポリマー］
エレクトロクロミック有機ポリマーは、一般式
【００３３】
【化１】
0006611290.tif 000005
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位、一般式
【００３４】
【化２】
0006611290.tif 000006
（式中、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位、一般式
【００３５】
【化３】
0006611290.tif 000007
（式中、Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位、一般式
【００３６】
【化４】
0006611290.tif 000008
（式中、Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位、及び、一般式
【００３７】
【化５】
0006611290.tif 000009
（式中、Ｒ１２及びＲ１３は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１以上２０以下のアルキル基、炭素原子数が１以上２０以下のアルコキシ基、炭素原子数が１以上２０以下のアルキルエステル基、アリール基、置換基を有していてもよいアミノ基又はシアノ基である。）
で表される構成単位からなる群より選択される一種以上を有することが好ましい。
【００３８】
Ｒ１乃至Ｒ１３で表されるアルキル基は、直鎖状のものであってもよいし分岐状のものであってもよく、また環状のものでもよい。
【００３９】
Ｒ１乃至Ｒ１３で表されるアルキル基は、炭素原子数が１以上６以下であることが好ましい。
【００４０】
Ｒ１乃至Ｒ１３で表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、シクロヘキシル基、ビシクロオクチル基、アダマンチル基等が挙げられる。中でも、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基又はヘキシル基が好ましく、メチル基又はエチル基がさらに好ましい。
【００４１】
なお、アルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がフッ素原子により置換されていてもよい。
【００４２】
フッ素原子により置換されているアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
【００４３】
Ｒ１乃至Ｒ１３で表されるアルコキシ基は、直鎖状のものであってもよいし、分岐状のものであってもよいし、環状のものであってもよい。
【００４４】
Ｒ１乃至Ｒ１３で表されるアルコキシ基は、炭素原子数が１以上８以下であることが好ましい。
【００４５】
Ｒ１乃至Ｒ１３で表されるアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、エチルヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられる。中でも、メトキシ基、エトキシ基又はイソプロポキシ基が好ましく、メトキシ基又はイソプロポキシ基がさらに好ましい。
【００４６】
Ｒ１乃至Ｒ１３で表されるアリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、ナフチル基、フルオランテニル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル基、ペリレニル基等が挙げられる。中でも、フェニル基が好ましい。
【００４７】
なお、アリール基は、炭素原子数が１以上８以下（好ましくは、炭素原子数が１以上４以下）のアルキル基、炭素原子数が１以上８以下（好ましくは、炭素原子数が１以上４以下）のアルコキシ基、アラルキル基、置換基を有していてもよいアミノ基又は置換基を有していてもよいシリル基等の置換基により置換されていてもよい。
【００４８】
置換基の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、ベンジル基、ジメチルアミノ基、トリイソプロピルシリル基等が挙げられる。
【００４９】
Ｒ１乃至Ｒ１３で表される複素環基としては、例えば、ピリジル基、インドリル基等が挙げられる。中でも、ピリジル基が好ましい。
【００５０】
エレクトロクロミック有機ポリマーは、アニリン、３，４−エチレンジオキシチオフェン、３，４−プロピレンジオキシチオフェン、ピロール及びチオフェンからなる群より選択される一種以上のモノマー由来の構成単位を有することが好ましい。
【００５１】
エレクトロクロミック有機ポリマーは、水溶性であることが好ましい。
【００５２】
エレクトロクロミック有機ポリマーの合成方法としては、特に限定されないが、化学酸化重合、重縮合、重付加、付加縮合、イオン重合、カチオン重合、アニオン重合等が挙げられる。
【００５３】
例えば、室温の反応槽中に、主成分としての、アニリン（ＡＮＩ）と、副成分としてのポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＳＳ）と、１Ｍ塩酸と、ペルオキソ二硫酸アンモニウムの水溶液とを混合することにより、ＰＡＮＩ／ＰＳＳを合成することができる（例えば、Fabrication of Water-Dispersible Polyaniline-Poly(4-styrenesulfonate) Nanoparticles For Inkjet-Printed Chemical-Sensor Applications Jang, J.; Ha, J.; Cho, J. (2007), Advanced Materials vol. 19 (13) p.1772-1775.参照）。
【００５４】
エレクトロクロミック有機ポリマーに対するナノ粒子の質量比は、０．０１％以上２５％以下であることが好ましく、０．１％以上５％以下であることが好ましい。エレクトロクロミック有機ポリマーに対するナノ粒子の質量比が０．０１％以上２５％以下であると、ガスクロミック調光素子の色の変化を視認しやすくなる。
【００５５】
［ナノ粒子］
ナノ粒子を構成する材料としては、エレクトロクロミック有機ポリマーの酸化還元反応の触媒として機能すれば、特に限定されないが、パラジウム、パラジウム合金、白金、白金合金等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００５６】
ナノ粒子は、粒径のナノサイズ化に伴う表面積の増加により、通常の粒子と比較して、触媒能が劇的に向上する。
【００５７】
ナノ粒子の平均粒径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５８】
ナノ粒子は、表面に保護層が形成されていることが好ましい。
【００５９】
保護層は、水溶性高分子を含むことが好ましい。
【００６０】
水溶性高分子としては、特に限定されないが、ポリビニルピロリドン、ポリオール等が挙げられる。
【００６１】
ナノ粒子の合成方法としては、特に限定されないが、化学還元法、溶液法等が挙げられる（例えば、Synthesis of monodisperse Au, Pt, Pd, Ru and Ir nanoparticles in ethylene glycol、Bonet, F; Delmas, V; Grugeon, S; Herrera Urbina, R; Silvert, P-Y et al. (1999), Nanostructured Materials vol. 11 (8) p. 1277-1284.参照）。
【００６２】
例えば、１５０℃の反応槽中に、主成分としての、白金を含む金属化合物の水溶液と、保護層を構成する材料としての、水溶性高分子のエチレングリコール溶液とを反応させることにより、ナノ白金粒子を合成することができる。
【００６３】
ポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）の表面にナノ白金粒子が付着しているガスクロミック調光素子（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔ）の場合、水素を含む雰囲気に曝すと、緑色から無色に変化する。
【００６４】
また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の表面にナノ白金粒子が付着しているガスクロミック調光素子（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔ）の場合、水素を含む雰囲気に曝すと、無色から青色に変化する。
【００６５】
［ガスクロミック調光部材］
図３に、本実施形態のガスクロミック調光部材の一例として、ガスクロミック調光ガラス１０を示す。
【００６６】
ガスクロミック調光ガラス１０は、ガスクロミック調光素子１を含むガスクロミック調光素子膜２がガラス基材３上に形成されている。
【００６７】
ガスクロミック調光素子膜２の膜厚は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。ガスクロミック調光素子膜２の膜厚が１０ｎｍ以上１０００μｍ以下であると、ガスクロミック調光素子膜２の色の変化を視認しやすくなる。
【００６８】
ガスクロミック調光素子膜２は、湿式塗布法により形成することができる。これにより、表面積が大きいガスクロミック調光素子膜２も高速で形成することができる。また、高価な真空装置等を用いないため、従来の無機材料や金属を用いる場合に比べて、非常に低コストで、ガスクロミック調光ガラス１０を製造することが可能となる。
【００６９】
湿式塗布法としては、特に限定されないが、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ドロップコート法等が挙げられる。
【００７０】
なお、塗布膜中の溶媒を除いてガスクロミック調光素子膜２としても良いし、塗布膜中の溶媒を除かずにガスクロミック調光素子膜２としても良い。
【００７１】
ガラス基材３を構成する材料としては、可視光を透過すれば、特に限定されないが、石英、サファイア、ニオブ酸リチウム等の酸化物等が挙げられる。
【００７２】
ガラス基材３の代わりに、プラスチック基材等の透明基材を用いてもよい。
【００７３】
プラスチック基材を構成する材料としては、可視光を透過すれば、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル樹脂等が挙げられる。
【００７４】
プラスチック基材として、セロハンテープを用いてもよい。
【００７５】
透明基材の形状としては、特に限定されないが、板状、シート状等が挙げられる。
【００７６】
［複層ガラス］
図４に、本実施形態の複層ガラスの一例を示す。
【００７７】
複層ガラスは、２枚のガラス基材３、４の間に、ガスクロミック調光素子膜２が形成されており、開口部がシール部材５により封止されている。
【００７８】
ガス充填室Ｓには、予めアルゴンガスが封入されており、雰囲気制御器６０により、水素、酸素又は空気を給排気することができる。例えば、雰囲気制御器６０は、水を電気分解して水素又は酸素をガス充填室Ｓに給気し、真空ポンプを用いて、ガス充填室Ｓから水素又は酸素を排気する。
【００７９】
水素がガス充填室Ｓに給気されると、ガスクロミック調光素子膜２が還元されて、色が変化する。例えば、酸化すると、着色するエレクトロクロミック有機ポリマーを含むガスクロミック調光素子膜２は、水素を給気すると、無色になる。一方、還元すると、着色するエレクトロクロミック有機ポリマーを含むガスクロミック調光素子膜２は、水素を給気すると、着色する。
【００８０】
また、酸素又は空気がガス充填室Ｓに給気されると、ガスクロミック調光素子膜２が酸化されて、元の状態になる。
【００８１】
したがって、ガス充填室Ｓの雰囲気を雰囲気制御器６０により制御することにより、ガスクロミック調光素子膜２は、還元状態と酸化状態との間で可逆的に制御することができる。また、雰囲気制御器６０による給排気を中断すると、還元状態又は酸化状態を保つことができる。これにより、ガスクロミック方式で調光することが可能な複層ガラスが得られる。
【００８２】
現在、住宅における複層ガラスの普及が進んできており、新築の家では、複層ガラスを使うことが主流になりつつある。複層ガラスの内側にガスクロミック調光素子を備えることで、内部の空間をスイッチング用のガス充填室Ｓとして利用することができる。
【００８３】
さらに、還元状態のガスクロミック調光素子膜２は、酸素又は空気の代わりに、オゾン（Ｏ３）を給気すると、高速で酸化状態に戻すことができる。
【実施例】
【００８４】
（実施例１）
＜ＰＡＮＩ／ＰＳＳの合成＞
純度が９７．０％のアニリン（Ｃ６Ｈ５ＮＨ２）１．０ｍｌと、ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＳＳ）２．０ｇと、１．０Ｍ塩酸（ＨＣｌ）３０ｍｌを撹拌しながら３時間混合し、混合液を得た。【００８５】
０．５Ｍペルオキソ二硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８）（ＡＰＳ）水溶液５．０ｍｌと、混合液を撹拌しながら混合し、室温で約１時間反応させると、緑色のＰＡＮＩ／ＰＳＳの沈澱が生成した。次に、１５０００ｒｐｍで遠心分離した後、３回水洗し、ＰＡＮＩ／ＰＳＳを回収した。【００８６】
ＰＡＮＩ／ＰＳＳは、酸化すると、緑色になり、還元すると、無色になるエレクトロクロミック有機ポリマーである。【００８７】
ＰＡＮＩ／ＰＳＳの合成化学反応式を以下に示す。【００８８】
【化６】
0006611290.tif 000010
＜ナノ白金粒子の合成＞
塩化白金（ＩＶ）（Ｈ２ＰｔＣｌ６）５０ｍｇと、水１０ｍｌと、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）２０ｍｇと、１．５Ｍ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）エチレングリコール溶液４０ｍｌを撹拌しながら混合した後、１５０℃で２時間反応させ、ナノ白金粒子の分散液を得た。このとき、反応前の液は、薄い黄色を呈しているが、ナノ白金粒子が生成すると、液は、濃い茶色に変化した。粒径分布分析装置Ｐｈｏｔａｌ  ＥＬＳＺ−１０００（大塚電子社製）を用いて、ナノ白金粒子の平均粒径を測定したところ、１．５ｎｍであった。【００８９】
ナノ白金粒子の合成化学反応式を以下に示す。【００９０】
２（ＣＨ２ＯＨ）２→２ＣＨ３ＣＨＯ＋２Ｈ２Ｏ・・・（１）
２ＣＨ３ＣＨＯ＋Ｐｔ４＋＋５ＯＨ−＋Ｈ２Ｏ→ＣＨ３ＣＯＯ−＋６Ｈ２Ｏ＋Ｐt・・・（２）
＜ガスクロミック調光素子の作製＞
ＰＡＮＩ／ＰＳＳ１．０ｇと、水５０ｍｌと、ナノ白金粒子の分散液３ｍｌを３時間撹拌しながら混合した。次に、１５０００ｒｐｍで遠心分離した後、３回水洗し、ＰＡＮＩ／ＰＳＳの表面にナノ白金粒子が付着しているガスクロミック調光素子（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔ）を回収した。原料から計算すると、ＰＡＮＩ／ＰＳＳに対するナノ白金粒子の質量比が０．５％である。【００９１】
ＦＴ−ＩＲ装置Ｆｒｏｎｔｉｅｒ  フーリエ変換近赤外／中赤外／遠赤外分光分析装置（パーキンエルマージャパン社製）を用いて、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−ＰｔのＦＴ−ＩＲスペクトルを測定した。【００９２】
図５に、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−ＰｔのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。【００９３】
図５から、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔに起因する吸収ピーク（６６８ｃｍ−１、１０３１ｃｍ−１、１００４ｃｍ−１、１１５４ｃｍ−１、１１２１ｃｍ−１、１３０３ｃｍ−１、２８５７ｃｍ−１、２９３０ｃｍ−１、３３４３ｃｍ−１）が観測されることがわかる。【００９４】
表１に、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔに起因する吸収ピークの帰属を示す。【００９５】
【表１】
0006611290.tif 000011
＜ガスクロミック調光ガラスの作製＞
＜ガスクロミック調光素子の作製＞において、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔを回収せずに、水で希釈し、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔの１０質量％水分散液を得た。【００９６】
ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔの水分散液２００μｌを３ｃｍ×３ｃｍのシリカガラス基板上にドロップコートし、膜厚が５μｍのガスクロミック調光素子（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔ）膜を形成し、ガスクロミック調光ガラスを得た。ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜は、緑色の均一な膜となった。【００９７】
＜ガスクロミック調光素子の電気化学特性＞
ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔの水分散液２００μｌを３ｃｍ×３ｃｍのＩＴＯ膜付きガラス基板のＩＴＯ膜上にドロップコートし、膜厚が５μｍのガスクロミック調光素子（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔ）膜を形成した。ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜を作用電極とし、銀−硝酸銀電極を参照電極とし、白金線を対極とした三極式セルで、０．１Ｍの過塩素酸テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡ＋ＣｌＯ４−）と１０ｍＭの塩酸とを電解質とし、炭酸プロピレン溶液中で、ＣＶを実施した。ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜は、炭酸プロピレンに不溶である。【００９８】
図６に、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜のサイクリックボルタモグラムを示す。【００９９】
図６から、波形は、表面吸着波となっており、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜が炭酸プロピレン溶液中で安定に存在していることを示唆している。また、酸化ピーク電位が−０．２Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３、＋０．２Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３、＋０．８Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３に存在した。一方、還元ピーク電位が−０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３、０．０Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３、＋０．５Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３に存在した。それらは、ＰＡＮＩ／ＰＳＳの酸化還元対に帰属される。【０１００】
以上のことから、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜は、還元ピーク電位が−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以上に存在し、酸化ピーク電位が＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以下に存在することがわかる。【０１０１】
＜複層ガラスの光透過特性＞
ガスクロミック調光ガラス及びガラス基材を有する複層ガラスの酸化状態及び還元状態の光透過率を、図７に示す光学装置を用いて測定した。【０１０２】
光学装置は、光源７０と分光光度計８０で構成され、光源７０と分光光度計８０の間に、ガスクロミック調光ガラス１０のガスクロミック調光素子膜２がガラス基材４に対向するように配置した後、開口部がシール部材５により封止されており、複層ガラスの光透過率を測定する。このとき、ガス充填室Ｓにガスを給排気するために、給排気器６０が設置されている。【０１０３】
図８に、複層ガラスの光透過スペクトルを示す。【０１０４】
ここで、酸化状態及び還元状態における光透過スペクトルは、それぞれ空気及び水素の含有量が４％である雰囲気（以下、水素雰囲気という）をガス充填室Ｓに室温で５分間給気した後、室温で測定した。【０１０５】
このとき、ガラス基材４として、シリカガラス基板を用いた。また、分光光度計８０として、Ｕ−４１００（日立製作所社製）を用い、検出器として、ＵＳＢ４０００（Ｏｃｅａｎ  ｏｐｔｉｃｓ社製）を用いた。【０１０６】
図８から明らかなように、複層ガラスは、酸化状態及び還元状態で、波長が７００ｎｍの光の透過率が大きく変化しているので、高性能なガスクロミック特性を有することがわかる。【０１０７】
次に、ガス充填室Ｓに水素雰囲気を６０秒間給気した後、水素雰囲気の給気を７０分間停止した。ここで、水素雰囲気の給気を停止すると、開口部からガス充填室Ｓに空気が流入する。これを１サイクルとする水素雰囲気の給気制御を６回繰り返し、その間１秒毎に、波長が７００ｎｍの光の透過率を測定した。なお、２〜６回目の水素雰囲気の給気制御では、水素雰囲気の給気を停止する時間を１０分間とした。【０１０８】
図９に、ガス充填室Ｓの雰囲気の変化と光透過率の変化の関係を示す。図９から、１回目の水素雰囲気の給気制御では、波長が７００ｎｍの光の透過率が５８％から５．９％に変化することがわかる。また、２〜６回目の水素雰囲気の給気制御では、波長が７００ｎｍの光の透過率が４３．２％から１６．８％に変化することがわかる。【０１０９】
一方、水素雰囲気で還元されて無色となった複層ガラスは、オゾン発生装置ＳｏｅｃＶ３５０（マルコー社製）を用いて、オゾン出力３５ｍｇ／ｈ、風量５Ｌ／ｍｉｎの条件で、ガス充填室Ｓにオゾンを５分間給気すると、酸化されて緑色に戻った。このため、複層ガラスの光透過率を高速でスイッチングすることができる。【０１１０】
次に、ガス充填室Ｓに水素雰囲気を２分間給気した後、オゾンを５分間給気した。これを１サイクルとする水素雰囲気及びオゾンの給気制御を繰り返し、その間１秒毎に、波長が７００ｎｍの光の透過率を測定した。【０１１１】
図１０に、ガス充填室Ｓの雰囲気の変化と光透過率の変化の関係を示す。図１０から、水素雰囲気及びオゾンの給気制御では、波長が７００ｎｍの光の透過率は６４．２％から０．８％に変化することがわかる。このため、複層ガラスの光透過率のスイッチングに要する時間が大幅に減少すると共に、複層ガラスの光透過率の変化量が増大する。【０１１２】
（実施例２〜６）
＜ガスクロミック調光素子の作製＞
ＰＡＮＩ／ＰＳＳに対するナノ白金粒子の質量比を、それぞれ０．１％、１．０％、２．０％、１０％、２５％に変更した以外は、実施例１と同様にして、ガスクロミック調光素子を作製した。【０１１３】
＜ガスクロミック調光ガラスの作製＞
ＰＡＮＩ／ＰＳＳに対するナノ白金粒子の質量比を、それぞれ０．１％、１．０％、２．０％、１０％、２５％に変更した以外は、実施例１と同様にして、ガスクロミック調光ガラスを作製した。【０１１４】
＜複層ガラスの光透過特性＞
ガス充填室Ｓに水素雰囲気を２分間給気した後、オゾンを５分間給気した。これを１サイクルとする水素雰囲気及びオゾンの給気制御を１０回繰り返し、その間１秒毎に、波長が７００ｎｍの光の透過率を測定した。その結果、実施例２〜６の複層ガラスは、波長が７００ｎｍの光の透過率の変化量の平均値が、それぞれ６２．５％、６２．２％、６１．５％、４０．３％であり、高性能なガスクロミック特性を有することがわかる。【０１１５】
（実施例７）
＜ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの合成＞
純度９７．０％の３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ；Ｃ６Ｈ６Ｏ２Ｓ）２．０ｍｌと、ＰＳＳ１．０ｇと、水３０ｍｌを撹拌しながら３時間混合し、混合液を得た。【０１１６】
０．５Ｍペルオキソ二硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８）の水溶液１０．０ｍｌと、混合液を撹拌しながら混合し、室温で約３時間反応させると、薄い青色のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの沈澱が生成した。次に、５０００ｒｐｍで遠心分離した後、３回水洗し、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを回収した（例えば、PEDOT/PSS: synthesis, characterization, properties and applications, Louwet, F.; Groenendaal, L.; Dhaen, J.; Manca, J.; Van Luppen, J. et al. (2003), Synthetic Metals vol. 135 p. 115-117.参照）。【０１１７】
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、酸化すると、無色になり、還元すると、青色になるエレクトロクロミック有機ポリマーである。【０１１８】
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの化学構造を以下に示す。【０１１９】
【化７】
0006611290.tif 000012
＜ガスクロミック調光素子の作製＞
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ１．０ｇと、水５０ｍｌと、ナノ白金粒子の分散液３ｍｌを３時間撹拌しながら混合した。次に、１５０００ｒｐｍで遠心分離した後、３回水洗し、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの表面にナノ白金粒子が付着しているガスクロミック調光素子（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔ）を回収した。原料から計算すると、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに対するナノ白金粒子の質量比が０．５％である。【０１２０】
図１１に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−ＰｔのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。【０１２１】
図１１から、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔに起因する吸収ピーク（６８６ｃｍ−１、８４０ｃｍ−１、９２４ｃｍ−１、９７１ｃｍ−１、９９６ｃｍ−１、１０９４ｃｍ−１、１１３４ｃｍ−１、１０７５ｃｍ−１、１２４０ｃｍ−１、１４１３ｃｍ−１、１５３３ｃｍ−１）が観測されることがわかる。【０１２２】
表２に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔに起因する吸収ピークの帰属を示す。【０１２３】
【表２】
0006611290.tif 000013
＜ガスクロミック調光ガラスの作製＞
＜ガスクロミック調光素子の作製＞において、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔを回収せずに、水で希釈し、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔの１０質量％水分散液を得た。【０１２４】
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔの水分散液１５０μｌを３ｃｍ×３ｃｍのシリカガラス基板上にドロップコートし、膜厚が３μｍのガスクロミック調光素子（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔ）膜を形成し、ガスクロミック調光ガラスを得た。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜は、薄い青色の均一な膜となった。【０１２５】
＜ガスクロミック調光素子の電気化学特性＞
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔの水分散液１５０μｌを３ｃｍ×３ｃｍのＩＴＯ膜付きガラスのＩＴＯ膜上にドロップコートし、膜厚が５μｍのガスクロミック調光素子（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔ）膜を形成した。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜を作用電極とした以外は、実施例１と同様にして、ＣＶを実施した。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜は、炭酸プロピレンに不溶である。【０１２６】
図１２に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜のサイクリックボルタモグラムを示す。【０１２７】
図１２から、波形は、表面吸着波となっており、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜が炭酸プロピレン溶液中で安定に存在していることを示唆している。また、酸化ピーク電位が０．０Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３、＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３、＋１．０Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３に存在した。一方、還元ピーク電位が−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３に存在した。それらはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔの酸化還元対に帰属される。【０１２８】
以上のことから、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ−Ｐｔ膜は、還元ピーク電位が−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以上に存在し、酸化ピーク電位が＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以下に存在することがわかる。【０１２９】
＜複層ガラスの光透過特性＞
得られたガスクロミック調光ガラスを用いた以外は、実施例１と同様にして、複層ガラスの酸化状態及び還元状態の光透過率を測定した。【０１３０】
図１３に、複層ガラスの光透過スペクトルを示す。【０１３１】
図１３から明らかなように、複層ガラスは、酸化状態及び還元状態で、光透過率が変化しているので、ガスクロミック特性を有することがわかる。【０１３２】
（比較例１）
＜調光素子の作製＞
ＰＡＮＩ／ＰＳＳに対するナノ白金粒子の質量比を０％に変更した以外は、実施例１と同様にして、調光素子を作製した。【０１３３】
＜調光ガラスの作製＞
ＰＡＮＩ／ＰＳＳに対するナノ白金粒子の質量比を０％に変更した以外は、実施例１と同様にして、調光ガラスを作製した。【０１３４】
＜複層ガラスの光透過特性＞
ガスクロミック調光ガラスの代わりに、調光ガラスを用いた以外は、実施例１と同様にして、複層ガラスの酸化状態及び還元状態の光透過率を測定した。【０１３５】
複層ガラスは、ＰＡＮＩ／ＰＳＳに対するナノ白金粒子の質量比が０％であるため、ガス充填室Ｓに空気又は水素雰囲気を給気しても、酸化還元反応が十分に起こらず、色の変化を視認することができなかった。このため、複層ガラスは、ガスクロミック特性を有さないことがわかる。【０１３６】
（比較例２）
＜調光素子の作製＞
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに対するナノ白金粒子の質量比を０％に変更した以外は、実施例７と同様にして、調光素子を作製した。【０１３７】
＜調光ガラスの作製＞
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに対するナノ白金粒子の質量比を０％に変更した以外は、実施例７と同様にして、調光ガラスを作製した。【０１３８】
＜複層ガラスの光透過特性＞
ガスクロミック調光ガラスの代わりに、調光ガラスを用いた以外は、実施例１と同様にして、複層ガラスの酸化状態及び還元状態の光透過率を測定した。【０１３９】
複層ガラスは、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに対するナノ白金粒子の質量比が０％であるため、ガス充填室Ｓに空気又は水素雰囲気を給気しても、酸化還元反応が十分に起こらず、色の変化を視認することができなかった。このため、複層ガラスは、ガスクロミック特性を有さないことがわかる。【０１４０】
（比較例３）
＜Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマーの合成＞
等モル量の配位子、ビス（ターピリジン）と酢酸鉄Ｆｅ（ＯＡｃ）２を、アルゴンを長時間バブリングして酸素などを除去したＣＨ３ＣＯＯＨ（配位子１ｍｇにつき約１ｍＬのＣＨ３ＣＯＯＨ）中で２４時間還流させた。この反応液を室温まで冷却して、少量の不溶性の残渣を濾過により除去した。濾液をペトリ皿に移した後、ＣＨ３ＣＯＯＨをゆっくりと蒸発させて乾燥させた。ペトリ皿に残った脆い皮膜を集めて、真空中で一晩乾燥させて、Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマーを得た（例えば、Electrochromic Organic-Metallic Hybrid Polymers: Fundamentals and Device Applications, Higuchi, Masayoshi (2009), The Society of Polymer Science, Japan vol. 41 (7) p. 511-520.参照）。【０１４１】
Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマーは、酸化すると、無色になり、還元すると、紫色になるエレクトロクロミックハイブリッドポリマーである。【０１４２】
Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマーの合成化学反応式を以下に示す。【０１４３】
【化８】
0006611290.tif 000014
＜調光素子の作製＞
Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー１００ｍｇと、メタノール２０ｍｌと、ナノ白金粒子の分散液２ｍｌを３時間撹拌しながら混合した。次に、１５０００ｒｐｍで遠心分離した後、メタノールで３回洗浄し、Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマーの表面にナノ白金粒子が付着している調光素子（Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔ）を回収した。原料から計算すると、Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマーに対するナノ白金粒子の質量比が０．５％である。【０１４４】
＜調光ガラスの作製＞
＜調光素子の作製＞において、Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔを回収せずに、メタノールで希釈し、Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔの１．０質量％メタノール分散液を得た。【０１４５】
Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔのメタノール分散液１００μｌを３ｃｍ×３ｃｍのシリカガラス基板上にドロップコートし、膜厚が２５０ｎｍの調光素子（Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー）膜を形成し、調光ガラスを得た。Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー膜は、紫色の均一な膜となった。【０１４６】
＜調光素子の電気化学特性＞
Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔのメタノール分散液１００μｌを３ｃｍ×３ｃｍのＩＴＯ膜付きガラス基板のＩＴＯ膜上にドロップコートし、膜厚が５μｍの調光素子（Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔ）膜を形成した。Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔ膜を作用電極とし、０．１Ｍの過塩素酸テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡ＋ＣｌＯ４−）を電解質とし、アセトニトリル溶液中でＣＶを実施した以外は、実施例１と同様にして、ＣＶを実施した。Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔ膜は、アセトニトリルに不溶である。【０１４７】
図１４に、Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔ膜のサイクリックボルタモグラムを示す。【０１４８】
図１４から、波形は、表面吸着波となっており、Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔ膜がアセトニトリル溶液中で安定に存在していることを示唆している。また、酸化ピーク電位が＋０．８Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３に存在し、還元ピーク電位が＋０．７５Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３に存在した。それらは、Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマーの酸化還元対に帰属される。【０１４９】
以上のことから、Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔ膜は、還元ピーク電位が−０．６Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以上に存在するものの、酸化ピーク電位が＋０．３Ｖ  ｖｓ  Ａｇ／ＡｇＮＯ３以下に存在しないことがわかる。【０１５０】
＜複層ガラスの光透過特性＞
ガスクロミック調光ガラスの代わりに、調光ガラスを用いた以外は、実施例１と同様にして、複層ガラスの酸化状態及び還元状態の光透過率を測定した。【０１５１】
複層ガラスは、Ｆｅ（ＩＩ）−ビス（ターピリジン）ハイブリッドポリマー−Ｐｔ膜が形成されている調光ガラスを有するため、ガス充填室Ｓに空気又は水素雰囲気を給気しても、酸化還元反応が十分に起こらず、色の変化を視認することができなかった。このため、複層ガラスは、ガスクロミック特性を有さないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
以上詳述したように、本実施形態は、ガスクロミック特性があるエレクトロクロミック有機ポリマーの表面にナノ粒子が付着しているガスクロミック調光素子、ガスクロミック調光素子を含む膜が形成されているガスクロミック調光部材及び複層ガラスに係るものであり、本実施形態により、エレクトロクロミック有機ポリマーを用いて、ガスクロミック調光素子を作製することができる。【０１５３】
また、本実施形態の調光素子は、エレクトロクロミック有機ポリマーは、安価であり、高価なナノ粒子は、ごく少量の使用で足りるため、低コストで作製することが可能である。【０１５４】
更に、本実施形態の調光素子は、無機材料より多色性があり、しかも簡便なプロセスで作製することができ、構造も簡単であることから、性能に優れ、かつ、安価なガスクロミック調光素子、ガスクロミック調光部材及び複層ガラスを実現することができる。【０１５５】
本実施形態は、建物や乗り物における太陽光透過率を制御するための窓材料技術として有用である。【０１５６】
本国際出願は、２０１６年４月２８日に出願された日本国特許出願２０１６−０９１２３３号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１６−０９１２３３号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【０１５７】
１    ガスクロミック調光素子
１ａ    エレクトロクロミック有機ポリマー
１ｂ    ナノ粒子
２    ガスクロミック調光素子膜
３    ガラス基材
４    ガラス基材
５    シール部材
１０    ガスクロミック調光ガラス
６０    給排気器
７０    光源
８０    分光光度計
Ｓ    ガス充填室
【図１】
0006611290.tif 000018
【図２】
0006611290.tif 000019
【図３】
0006611290.tif 000020
【図４】
0006611290.tif 000021
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006611290.tif 000025
【図９】
0006611290.tif 000026
【図１０】
0006611290.tif 000027
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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