ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン（UCL）の科学者たちは、自動洗浄機能と省エネ機能を備えた窓用のハイテクガラスを開発した。
イオアニス・パパコンスタンティノウ博士率いるチームは、「ガラスに刻まれた鉛筆のような円錐状のナノ構造」と、厚さ5～10ナノメートルの二酸化バナジウムの光変色性フィルムを組み合わせました。
ナノ構造が空気を閉じ込め、「ごく少量の水だけが表面に接触する」ようにします。そのため、「外側に当たった雨は球状の水滴となり、表面上をスムーズに転がり、汚れや埃などの汚染物質を吸着して運び去ります。」
ナノ構造の2つ目の特性は、「捕食者から身を隠すために進化した蛾などの生物の目に見られるのと同じ反射防止特性」によるグレア低減です。科学者たちは、このガラスは「室内で反射する光の量を5%未満にまで低減する」と主張しています。
水滴をはじくUCLのスマートガラス
一方、二酸化バナジウムコーティングは、約30℃以下の赤外線を透過しますが、温度が上昇するにつれて徐々に反射率が高まります。UCLチームは、「寒い時期には熱放射の放出を防ぎ、熱損失を防ぎます。暑い時期には、太陽光からの赤外線が建物内に入るのを防ぎます」とまとめています。
パパコンスタンティノウ氏は次のように述べています。「ナノ構造とサーモクロミックコーティングを組み合わせたのは今回が初めてです。生物に着想を得たナノ構造がコーティングのサーモクロミック特性を増幅させ、結果としてセルフクリーニング機能を備えた高性能なスマートウィンドウが実現しました。」
スマートウィンドウを建物に設置するメリットとしては、UCLの試算によると、暖房費を40%節約できることに加え、特に超高層ビルでは窓清掃費用が大幅に削減されることが挙げられます。パパコンスタンティノウ氏は次のように説明しています。「現状では、超高層ビルの窓清掃には明らかな困難が伴うため、最初の5年間の清掃費用は、設置費用と同程度になると推定されています。」
UCLチームは現在、このスマートウィンドウの生産開始を目指しており、これには「ナノ製造方法のスケールアップと二酸化バナジウムコーティングプロセスのスケールアップ」が含まれます。産業界の支援を得ることに成功すれば、このウィンドウは3～5年以内に市場に投入される可能性があります。
並行して、科学者たちは、ガラスと同じ特性を持ち、既存の窓に適用できるスマートフィルムの開発を望んでいます。
この技術を前進させるため、UCLは欧州研究会議（ERC）から5年間の助成金を獲得し、「スマートウィンドウを大規模に製造し、現実的な屋外環境下で試験する」ことを目指しています。UCLは「スマートウィンドウ応用のためのナノテクノロジーおよび生体模倣ナノ構造の研究員」を募集しています。読者の皆様の中に、「コロイドリソグラフィー、ブロックコポリマーリソグラフィー、ナノインプリントリソグラフィー、レーザー干渉リソグラフィー、ロールツーロールプロセス」の経験をお持ちの方がいらっしゃいましたら、ぜひご応募ください。®
