クロミズム (Chromism)の一種であるエレクトロクロミズム(Electrochromism)は、電気によって色が変わる現象を指す。ボーイング787の窓が有名な例である
原理
有機化合物、無機化合物どちらにもエレクトロクロミズムを示す物質は存在し、有機化合物の場合は、電圧を印加すると分子が酸化・還元反応や、ラジカル状態になることで色が変わる。無機化合物の場合にも、酸化・還元反応で色が変化する。多くの場合材料を薄膜にした後、電圧をかけることで色の変化を観察する。
代表的なものは酸化タングステンであり、WO３の状態では無色だが、カチオンが膜中に加えられると青色に変化する。有機化合物の場合は、構造の変化により発色状態時の色を変化させることができるが、電気により分解しやすく繰り返し特性に弱いことが多い。無機化合物の場合には、色が材料によってほぼ決まっていて、実用上使いにくい色を発色する材料も多いが、繰り返し特性には強い。
有機化合物のエレクトロクロミズムの例
酸化タングステンのエレクトロクロミズムの例
応用例
エレクトロクロミズムを利用した応用例として調光窓が挙げられる。この調光窓を有名にしたのが、ボーイング787 ドリームライナーの窓への採用である。ボーイング787の窓にはシェードがなく、その代わりに窓下部にボタンがある。それを押すことで窓の濃淡が透明から濃い青色の5段階に変化させることができる。
この窓を作ったのは、GENTEXというアメリカの会社である。GENTEXは自動防眩ミラーのパイオニアで、ミラーには古くからエレクトロクロミズムを応用しているため、その技術を窓に応用した考えられる。同社HPでは、航空機用電子カーテンと呼んでいて透明から青色に変化することから酸化タングステンが使われていると考えられる。
建築用の窓にも応用され始めていて京都にあるフランス国立極東学院には、フランスのガラスメーカー、サンゴバン社の日射調整ガラス”SAGE”が使われている。
窓ガラスのみで日射を遮ったり取り入れたりすることができる調光窓は、空調の省エネに貢献できると考えられ、様々な場所で使われていくと考えられる。技術としても色の変化速度や耐久性などの問題は残っているため、今後もこのエレクトロクロミズムに関する研究が盛んに行われると予測できる。
関連書籍
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- エレクトロクロミズム: wikipedia
- 色の変わる分子〜クロミック分子〜:エレクトロクロミズムを含めたのクロミック現象の総説
- ボーイング787の窓の秘密とクロミック材料の話：たゆたえども沈まず-有機化学あれこれ-での解説記事
