NEDO의 산업 기술 연구 보조금 (Young Research Grant)의 일환으로, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 AIST라고도 함)는 10,000 회 이상의 내구성을 갖는 희미한 거울을 가지고 있습니다 (거울과 무료 바카라 상태 사이를 전환 할 때 하루에 두 번,주기가 전환 될 때주기와 대략 30 년 사이에주기가 1 개로 전환 될 때)(※)마그네슘-야 트리움 합금으로 만든 박막 재료를 사용하여 실현되었다 (도 1)
이 디밍 미러를 사용하면 창 유리가 실질적으로 사용될 것으로 예상되며, 이는 사무실 건물의 냉각 하중을 크게 줄일 것으로 예상됩니다
이 기술에 대한 자세한 내용은 Innovation Japan 2012에서 발표 될 예정이며 2012 년 9 월 27 일 목요일부터 도쿄 국제 포럼에서 개최되며 프로토 타입이 전시되고 시연 될 것입니다
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그림 1 이시기에 개발 된 마그네슘 -yttrium 합금을 사용한 디밍 미러
거울과 무료 바카라 상태 사이의 전환에 대한 탁월한 내구성 |
(※) Dimming Mirror : 수소 및 산소 및 전기 화학 효과의 도입을 통해 무료 바카라한 상태, 거울 상태 또는 상태 중간체에 대한 광학적 특성을 자유롭게 제어 할 수있는 재료
창문 유리는 외부 조명을 방에 통합하는 데 필수적이지만 동시에 큰 입구와 열기 출구이므로 단열재를 방해하는 주요 요인입니다 따라서, 단순히 상업적으로 이용 가능한 고도로 단열 된 창을 사용하면 가열 및 냉각 하중을 30% ~ 40% 줄일 수있는 것으로 추정됩니다 또한, 햇빛의 외부 온도와 강도에 따라 섭취와 빛과 열의 섭취와 출구를 조정하기 위해 창을 바꾸면 라이프 스타일을 바꾸지 않고 막대한 양의 에너지를 절약 할 수 있습니다
빛과 열의 입구와 출구를 조정하는 가장 효과적인 방법은 거울 상태와 무료 바카라 상태 사이의 광학적 특성을 가역적으로 전환 할 수있는 디밍 미러를 사용하는 것입니다 이러한 디밍 미러 특성을 나타내는 물질이 추구 되었기 때문에, 1996 년에 네덜란드 연구 그룹은 얇은 팔라듐 (PD)을 갖는 이트륨 (Y) 및 란타늄 (LA)의 박막이 수소화 및 탈수 소화에 의해 무료 바카라하고 미러 상태 사이에서 전환 될 수 있음을 발견했다 2001 년 미국 연구 그룹은 비교적 저렴한 마그네슘-니켈 (MG-NI) 합금 박막을 사용하여 디밍 미러를 개발했습니다 그러나 색상이 무료 바카라 할 때에도 색상이 붉은 갈색으로 변하는 것과 같은 광학적 특성에 문제가있었습니다
AIST는 2002 년부터 광장 거울을위한 박막 재료의 연구 및 개발을 시작했으며 마그네슘-니켈 합금 박막의 광학적 특성을 개선하기 위해 노력하고 있습니다 이 중, 마그네슘-니켈 합금을 창 유리에 사용하여 디밍 미러를 적용하여 실제 건물에 설치하고 냉각 하중을 측정함으로써, 우리는 일반적인 무료 바카라 멀티 층 유리에 비해 냉각 부하를 30% 이상 줄이는 효과가 있음을 보여 주었다 (도 2)
마그네슘-니켈 합금을 사용한이 디밍 미러는 무료 바카라한 상태에서 여전히 노란색 이었으므로 다른 박막 재료를 검색했으며 무료 바카라 할 때 거의 무색이었다가시 광선 투과율(※ 1)마그네슘-니켈 합금 (2010 년 8 월 4 일에 AIST 언론의 애니메이션)
무료 바카라성 및 거울 상태 사이의 전환에 대한 내구성은 광학 특성을 갖는 마그네슘 캘류 합금을 사용하여 디밍 미러의 경우 50 사이클 미만이었고, 가장 내구성이 높은 마그네슘-니켈 합금을 사용한 디밍 미러는 약 100 사이클이었다 마그네슘-니켈 합금 박막과 팔라듐 촉매 층 사이에 완충 층을 삽입 한 다음 표면을 수비 보호 층으로 코팅함으로써, 스위칭에 대한 내구성은 개선되었지만, 약 1,500주기 (약 4 년 동안 두 번 전환하기 위해 사이클의 수는 윈도우에 적용하기에 약 4 년)였다
이런 식으로, 우리는 무료 바카라한 상태에서 우수한 광학적 특성을 갖고 스위칭에 대해 내구성이 높은 가벼운 미러 거울을 실현하기 위해 새로운 박막 재료 및 가벼운 다이머 거울에 적합한 구조를 찾고 있습니다
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| 그림 2 : 실내 온도가 28 ° C로 설정 될 때 냉각에 사용되는 누적 에너지 양의 변화 |
이번에는, 우리는 마그네슘 -yttrium (mg-y) 합금이 광장 거울을위한 유망한 박막 재료라는 것을 발견했습니다 이 합금을 사용함으로써, 무료 바카라한 상태와 미러 상태 사이의 전환에 대한 내구성은 10,000 사이클로 크게 향상되었습니다 내구성 (전환 할 수있는 사이클 수)은 팔라듐 필름 두께에 크게 의존하며 팔라듐 필름 두께가 얇아짐에 따라 빠르게 감소했습니다 그러나, 디밍 미러 박막 층과 팔라듐 촉매 층 사이에 중간 층을 삽입함으로써, 팔라듐 촉매 층의 필름 두께가 절반 미만으로 감소하더라도 10,000 사이클의 내구성을 유지할 수 있으며, 촉매 층의 두께를 얇게함으로써 무료 바카라한 상태가 개선되었다 또한, 팔라듐 촉매 층의 반 반사 필름을 코팅함으로써, 광학적 특성이 더욱 개선되었으며, 우리는 우리는 매그슘 캘류 합금을 사용하여 디밍 미러의 광학 특성과 비슷한 광학 특성을 갖는 디밍 미러를 성공적으로 제작했다
이번에 개발 된 디밍 미러는Magnetron Sputtering Device(※ 2)유리 판에 마그네슘 금속, 이트륨 금속 등을 동시에 사용하는 데 사용됩니다Spatter(※ 2)약 50 나노 미터 (NM)의 얇은 마그네슘 -yttrium 합금 필름을 퇴적 한 다음, 초-얇은 중간 층 (약 1-2 nm 두께) 및 팔라듐 층 (약 3 nm 두께)을 스퍼터링하고 공석으로 증발시켰다 유리의 합금 박막은 제조 될 때 은색 거울 상태에 있지만, 산소가없고 수소를 함유하는 무료 바카라한 대기로 바뀌는 반면, 반면에, 수소를 함유하지 않고 산소를 함유하는 대기의 미러 상태로 돌아갑니다 마그네슘-세트륨 합금을 사용한이 디밍 미러는 거울과 무료 바카라한 상태를 10,000 사이클로 전환 할 때에도 반복주기의 수에 관계없이 거울과 무료 바카라한 상태에서 일정한 투과율을 갖습니다 10,000의 사이클 수는 마그네슘-니켈 합금을 사용한 디밍 미러의 7 배 이상이며, 하루에 아침과 저녁에 두 번 전환하면 30 년에 해당합니다 (그림 3) 이러한 극적으로 향상된 내구성은 사무실 건물 및 기타 지역에서 디밍 미러를 사용하여 창 유리를 사용하는 것과 같이 실질적인 사용으로 이어질 것으로 예상됩니다
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| 그림 3 기존의 디밍 미러와 현재의 디밍 미러 사이의 내구성 비교 |
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| 그림 4 반사 방지 코팅 유무에 관계없이 무료 바카라한 상태에서의 투과 스펙트럼 비교 |
또한, 반 반사 코팅으로 표면을 코팅함으로써, 무료 바카라한 상태에서 가시 광선 투과율을 유지하면서 스위칭에 대한 내구성을 유지합니다 (
tvis)는 41%에서 55%로 개선되었으며 무색도 개선되었습니다 (그림 4) 이 광학 특성은 마그네슘 캘류 합금을 사용하는 디밍 미러 (
tvis= 60%)와 비교할 수있는 것으로 확인되었습니다
디밍 미러를 창문 유리로 사용할 때는 수소 및 산소 가스를위한 간단한 공급 시스템이 필요합니다 앞으로는 가스 공급 시스템을 개발하고 조명 감금 거울을 사용하여 창 유리 장치를 개발할 것입니다 또한 자외선에 대한 내구성을 평가함으로써 가까운 시일 내에 연구 개발을 계속하여 냉각 부하를 크게 줄이기 위해 사무실 건물의 창 재료로 사용될 수 있습니다