CN103842900B - 反射型调光元件、反射型调光部件、及多层玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明的反射型调光元件，包括：调光层，当与氢进行可逆反应时，所述调光层呈现透明状态与反射状态之间的可逆变化；以及催化剂层，促进所述调光层的所述可逆反应，其中，所述调光层包括合金或该合金的氢化物，所述合金含有从由第二族元素构成的组中所选出的至少一种元素、以及从由第三族元素及稀土元素构成的组中所选出的至少两种元素。

Description

反射型调光元件、反射型调光部件、及多层玻璃
技术领域
本发明的一个方面，涉及一种反射型调光元件、一种反射型调光部件、及一种多层玻璃的至少一个。
背景技术
一般来说，在建筑物中窗户(开口部)是大量的热量的进出位置。例如，冬季供暖时热量从窗户流失的比例为48％左右，夏季提供冷气时热量从窗户流入的比例也可达到71％左右。因此，通过对窗户的光、热适当地进行控制，可得到巨大的节能效果。
调光玻璃就是以此目的而开发的，其具有控制光、热地流入、流出的功能。
对于这样的调光玻璃的进行调光的方式有几种。其中，1)将利用电流、电压的施加而使光穿透率可逆地变化的材料称为电致变色材料，2)将利用温度而使光穿透率变化的材料称为热致变色材料，3)将利用气氛气体的控制而使光穿透率变化的材料称为气致变色材料。其中，在调光层中使用氧化钨薄膜的电致变色调光玻璃的研究进展得最快，现在基本达到实际应用阶段，市售的产品也出现了。
然而，对于该在调光层中使用氧化钨薄膜的电致变色调光玻璃，其原理是通过用调光层来吸收光而进行调光。因此，由于调光层吸收光而保持热量，该热量又被再次释放到室内，所以存在节能效果变低的问题。为了解决该问题，不光需要通过吸收光来进行调光，还需要通过对光进行反射来进行调光。换言之，需要一种具有状态在透明状态与反射状态之间可逆变化的特性的材料(反射型调光元件)。
作为具有这样特性的材料，近几年发现、报道了利用钇或镧等稀土金属的氢化及脱氢而使状态在透明状态与反射状态之间可逆地变化(例如参见美国专利第5635729号)。
除此以外，作为具有反射型的调光特性(调光反射镜(mirror)特性)的材料，迄今还知道钆等稀土金属和镁的合金(例如参见美国专利第5905590号)、镁和过渡金属的合金(例如参见美国专利6647166号)、以及钙等碱土金属和镁的合金(例如参见日本专利申请公开第2010-066747号)。
然而，对于上述反射型调光元件，其在透明状态与反射状态之间的切换的反复耐久性较低。因此，为了提高耐久性，采取了在具有反射型调光元件的层与催化剂层之间插入缓冲层、并在催化剂层的表面上形成具有氢渗透性和防水性的保护层的方法。然而，即便设置缓冲层及保护层，仍存在不具有1600次左右的切换的反复耐久性的问题(例如参见Bao，eta1.，SolarEnergyMaterials&SolarCells，Vol.93，1642(2009))。
发明内容
本发明的一个方面提供一种反射型调光元件，包括：调光层，当与氢进行可逆反应时，所述调光层呈现透明状态与反射状态之间的可逆变化；以及催化剂层，促进所述调光层的所述可逆反应，其中，所述调光层包括合金或该合金的氢化物，所述合金含有从由第二族元素构成的组中所选出的至少一种元素、以及从由第三族元素及稀土元素构成的组中所选出的至少两种元素。
本发明的另一个方面提供一种具有上述的反射型调光元件的反射型调光部件，其中，所述反射型调光部件在所述调光层的、所述催化剂层的相反侧还具有透明部件。
本发明的另一个方面提供一种多层玻璃，包括：多个玻璃板；以及上述的反射型调光元件，所述反射型调光元件位于与另外的玻璃板相对的至少一个玻璃板的表面上。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的反射型调光元件的剖面图。
图2是本发明的第2实施方式的反射型调光元件的剖面图。
图3是本发明的第3实施方式的反射型调光部件的剖面图。
图4是本发明的第4实施方式的多层玻璃的剖面图。
图5是表示本发明的实施例1中的激光透光率的测定装置的结构的剖面图。
图6是表示关于本发明的实施例1的试料1～4的反射状态与透明状态之间的状态的切换次数、和激光透光率的关系的图。
图7是表示关于本发明的实施例1的试料5的反射状态与透明状态之间的状态的切换次数、和激光透光率的关系的图。
图8是表示关于本发明的实施例2的试料6～10的反射状态与透明状态之间的状态的切换次数、和发光二极管透光率的关系的图。
图9是表示关于本发明的实施例3的试料11的反射状态与透明状态之间的状态的切换次数、和激光透光率的关系的图。
图10是表示关于本发明的实施例4的试料12的反射状态与透明状态之间的状态的切换次数、和激光透光率的关系的图。
图11是表示关于比较例1的试料的反射状态与透明状态之间的状态的切换次数、和发光二极管透光率的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式(实施方式)进行说明，本发明并不限定于下述实施方式，在不超出本发明的范围的情况下，可对下述实施方式进行各种变形及置换。
[第1实施方式]
在本实施方式中，对本发明的实施方式的反射型调光元件进行说明。
本发明的实施方式的反射型调光元件包括：调光层，所述调光层的状态在由于氢化而变成的透明状态与由于脱氢而变成的反射状态之间的可逆地变化；以及催化剂层，促进所述调光层的氢化、脱氢，其中，所述调光层包括合金和/或该合金的氢化物，所述合金含有从由第二族元素构成的组中所选出的至少一种元素、以及从由第三族元素及稀土元素构成的组中所选出的至少两种元素。
图1表示出本发明的第1实施方式的反射型调光元件的结构例子。如图1所示，第1实施方式的反射型调光元件包括调光层10、以及催化剂层20。
调光层10具有状态在由于氢化而变成的透明状态与由于脱氢而变成的反射状态(金属状态)之间的可逆地变化的变色(chromic)特性。换言之，调光层10具有调节光穿透率(透光率)的功能。对于调光层10，其特征在于，其由合金和/或该合金的氢化物构成，该合金含有从由第二族元素构成的组中所选出的至少一种元素、以及从由第三族元素及稀土元素构成的组中所选出的至少两种元素。
该合金通过吸收并保持氢而变成无色的透明状态，通过释放氢而变成银色的反射状态。需要说明的是，调光层10还可以将上述合金以外的元素作为微量成分(不可避免成分)来包含。
调光层10进行氢化、脱氢的方法有三种。第一种方法一般被称为气致变色方式，该方法将调光层10暴露在包含氢的气体中来进行氢化，将调光层10暴露在包含氧的气体(空气)中来进行脱氢。第二种方法一般被称为电致变色方式，该方法使用液体的电解质(电解液)来进行调光层10的氢化、脱氢。第三种方法一般被称为电致变色方式，该方法使用固体的电解质来进行调光层10的氢化、脱氢。
对调光层10中所包含的合金进行说明。关于构成合金的第二族元素、稀土元素并不特别限定，只要是包含第二族元素的至少一种、和从第三族元素及稀土元素中所选出的两种以上的元素的合金即可。
特别是作为第二族元素，从获得的难易程度、成本、在大气中的稳定性来看，优选是Mg、Ca至少一者或两者，更优选是Mg。
另外，关于第三族元素及稀土元素也并无特别限定，例如优选是从Sc、Y、La、Gd、Ce中所选出的两种以上。
作为具体的构成调光层的、包含上述从第二族元素中所选出的至少一种元素、从第三族元素及稀土元素中所选出的至少两种元素的合金，例如可优选使用是镁钇钪合金(以下也记作“镁钪钇合金”)。
如果是镁钇钪合金，则无关其组成而均呈现出良好的变色特性，因此对其组成无限定。特别是，由于透明状态下的光穿透率高、切换的反复耐久性优异、穿透率的变化幅度较小，因此镁钇钪合金优选是Mg1-x-yYxScy(0.3<x<0.7、0<y<0.6、x+y<1)所表示的合金。进一步地，更优选Mg1-x-yYxScy(0.3<x<0.65、0.02<y<0.4、x+y<1)。
对于调光层10的厚度，可考虑光穿透性或耐久性等来选择，虽并无特别限定，但优选大于等于10nm且小于等于200nm。这是因为，如果小于10nm，则有时反射状态下的光反射率不够，另一方面，如果超过200nm，则有时透明状态下的光穿透率不够。
对于调光层10的形成方法并无特别限定，可使用一般的成膜方法。例如，可使用溅射法、真空沉积法、电子束沉积法，化学气相沉积法(CVD)、电镀法。
如图1所示，催化剂层20形成在调光层10上，具有促进调光层10中的氢化、脱氢的功能。利用催化剂层20，从透明状态到反射状态的切换速度、及从反射状态到透明状态的切换速度被充分确保。
催化剂层20具有促进调光层10的氢化、脱氢的功能即可，并无特别限定，例如优选由钯、铂、钯合金、或铂合金构成，换言之，优选由从其中所选出的金属构成。特别是，优选使用具有较高的氢渗透性的钯。
对于催化剂层20的膜厚，可根据调光层的反应性、催化剂层的催化能力来适当选择，并无特别限定，优选大于等于1nm且小于等于20nm。这是因为，如果小于1nm，则有时并不能充分发现其作为催化剂的功能，另一方面，如果超过20nm，则尽管作为催化剂的功能的提高并未变化，但有时光穿穿透率并不够。
对于催化剂层20的形成方法并无特别限定，可使用一般的成膜方法。例如，对于催化剂层20的形成方法，可使用溅射法、真空沉积法、电子束沉积法，化学气相沉积法(CVD)、电镀法。
如上所述，与现有的使用镁镍或镁钙合金的情况相比，作为调光层10使用预定材料的本发明的实施方式的反射型调光元件可具有较高的切换的反复耐久性。另外，能够提供当由于氢化而变为透明状态时具有较高的光的穿透率、调光特性优异的反射型调光元件。
[第2实施方式]
在本实施方式中，对在第1实施方式中说明的反射型调光元件中进一步设置保护层的反射型调光元件进行说明。
本实施方式的反射型调光元件的结构例子如图2所示。
本实施方式的反射型调光元件是在第1实施方式中说明的反射型调光元件中进一步具有保护层30的元件，由于除了保护层30以外的结构与第1实施方式中说明的元件相同，因此这里省略其说明。
保护层30是以催化剂层20为基准、形成在调光层10的相反侧，也即形成在催化剂层20的、调光层10的相反侧，并且具有氢渗透性和防水性的层，保护层30具有与催化剂层20合作、来防止由于水或氧对调光层10产生氧化的功能。
催化剂层20也具有防止调光层10氧化的功能，由于仅利用催化剂层20有时其氧化防止功能不够，因此通过形成保护层30，能够提高防止调光层10氧化的功能。
保护层30如上所述对氢(氢离子)具有渗透性(氢渗透性)，对水具有非渗透性(防水性)，作为构成保护层的材料可使用具有该特性的材料。
作为保护层30的材料，只要是一并具有氢渗透性、防水性的材料就对其并无限定，例如可使用聚醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素等聚合物、或氧化钛薄膜等无机薄膜。
对于保护层30的形成方法，可使用一般的成膜方法。例如，对于保护层30的形成方法，可使用涂布、干燥用于使聚合物分散的分散液的方法、通过溅射法来形成无机物的膜的方法。
通过设置保护层30，能够防止水或氧对调光层10的氧化。因此，能够防止调光层10的劣化、提高耐久性。
[第3实施方式]
在本实施方式中，对在第1实施方式、第2实施方式说明的反射型调光元件中具有透明部件的反射型调光部件进行说明。
本实施方式的反射型调光部件的构成例子如图3所示。
本实施方式的反射型调光部件是在第1实施方式中说明的反射型调光元件中，以调光层10为基准、在催化剂层20的相反侧具有透明部件(透明基板)40的部件。
透明部件40具有作为反射型调光元件的基座的功能。另外，透明部件40优选具有防止水或氧对调光层10氧化的功能。透明部件40可以是片材或薄膜的形态，对其形状并无限定，可具有可挠性。
作为透明部件40，只要是可见光可穿透的材料就并无特别限定，优选使用玻璃或塑料。
在这里，作为塑料，优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇(PEN)、尼龙、丙烯。
通过在调光层10的表面设置透明部件40，可获得具有调光功能的反射型调光部件。该反射型调光部件不仅可以适用于建筑物或乘坐物的窗户玻璃，还可以广泛应用于各种各样的物品。例如，可以在以保护隐私为目的的遮挡物、利用反射状态与透明状态的切换的装饰物、及玩具等中附加调光反射镜功能。
需要说明的是，在本实施方式中，虽然是对在第1实施方式说明的反射型调光元件中具有透明部件的反射型调光部件进行了说明，但也可以是在第2实施方式说明的反射型调光元件中具有透明部件的反射型调光部件。换言之，在图3的结构中，以催化剂层20为基准，在调光层10的相反侧设置具有氢渗透性及防水性的保护层的反射型调光部件。此时，如第2实施方式所述，由于可防止调光层10的劣化、提高耐久性，因此有利。
[第4实施方式]
在本实施方式中，对具有第1实施方式、第2实施方式说明的反射型调光元件的多层玻璃进行说明。
具体来说，本实施方式的多层玻璃，包括2片以上的玻璃板；以及第1实施方式、第2实施方式中说明的反射型调光元件，该反射型调光元件位于至少1片玻璃板的、与另外的玻璃板相对的面上。
并且，优选具有气氛控制器，该气氛控制器向在具有反射型调光元件的玻璃板与另外的玻璃板之间所形成的间隙供应氢和氧、或空气，或者从该间隙排出氢和氧、或空气。
图4表示出本发明的实施方式的多层玻璃的构成例子。
图4表示出本实施方式的多层玻璃的剖面图。若对构成进行说明，多层玻璃具有2片玻璃板4、6，一个玻璃板4在内侧面、也即玻璃板彼此相对的一侧的面上，具有图1所示的反射型调光元件。换言之，在一个玻璃板4的内侧面上，依次形成(积层)调光层10、催化剂层20。需要说明的是，如在第2实施方式中所述的一样，也可以以催化剂层20为基准，在调光层10的相反侧上形成保护层30。另外，可以在玻璃板4、6两者的各自的内侧面上，依次形成调光层10、催化剂层20。
如图4所示，多层玻璃在2片玻璃板4、6的间隙中具有气体填充室S，其开口部被密封部件50密封。在气体填充室S内，预先密封有氩气。气氛控制器60是向气体填充室S内供应氢和氧、或空气，或者从体填充室S排出氢和氧、或空气的部件。例如，气氛控制器60将水电解并供应氢或氧，并利用真空泵将气体填充室S内的气体排出到外部。
当氢被供应到气体填充室S内时，调光层10借助催化剂层20被氢化而变成透明状态。另外，当氧或空气被供应到气体填充室S内时，调光层10借助催化剂层20被脱氢而变成反射状态。因此，通过利用气氛控制器60来对气体填充室S内的气氛进行控制，从而能够在透明状态与反射状态之间对状态可逆地进行控制。另外，当中断供气或排气时，能够保持原有的状态。由此，能够得到以气致变色方式来进行调光的多层玻璃。
目前，住宅中的多层玻璃以得到普及，在新建住宅中使用多层玻璃正在成为主流。通过在多层玻璃的内侧具有反射型调光元件，从而能够将内部的空间作为切换用的气体填充室S来加以利用。
需要说明的是，在本实施方式中，以具有2片玻璃板的多层玻璃为例进行了说明，但玻璃板的片数并不限定于2片，可以包含更多的玻璃板。
并且，如上所述，由于使用具有由预定材料构成的调光层10的反射型调光元件，因此能够利用氢化而变成接近无色的透明状态，并能够获得切换的反复耐久性较高的多层玻璃。
以下，通过实施例来对本发明的实施方式详细进行说明，但本发明不限定于该实施例。
[实施例1]
在本实施例中，制作反射型调光部件、并对其进行评价，该反射型调光部件在作为透明部件玻璃基板上依次积层由镁钪钇合金构成的调光层10、催化剂层20。
具体来说，在厚度为1mm的玻璃基板4(透明部件)上，依次形成厚度为48nm的镁钪钇合金的薄膜(调光层10)、厚度为7nm的钯薄膜(催化剂层20)。
对具体的调光层10、催化剂层20的成膜(膜形成)条件进行说明。
对于调光层10的镁钪钇合金的薄膜、催化剂层20的钯薄膜的成膜，使用可进行多元成膜的磁控溅射装置来进行。
针对三个溅射枪，作为靶分别设定金属镁、金属钪-金属钇、金属钯。在此，金属钪-金属钇的靶是包含金属钪及金属钇两种金属的靶。
首先，在对玻璃基板进行清洗后，将其设置在真空装置中并进行腔室内的真空排气。
接着，对金属镁、和金属钪-金属钇的靶同时施加电压而制作镁钪钇合金薄膜。
溅射中的氩气压为0.3Pa，利用直流溅射法对各个靶施加预定的功率来进行溅射。需要说明的是，此时利用对各个靶施加的功率(电力)，从而能够选择、控制所得到膜(调光层)的组成。
在本实施例中，当表示为Mg1-x(Sc1-yYy)x时，以x、y为(x、y)=(0.4、0.52)、(0.57、0.56)、(0.62、0.57)、(0.66、0.58)、(0.77、0.58)的方式分别制作试料1～5。
需要说明的是，对于该组成，当用下述实施例2中所使用的化学式Mg1-x-yYxScy来表示时，x、y被表示为(x、y)=(0.21、0.19)、(0.32、0.25)、(0.35、0.27)、(0.38、0.28)、(0.45、0.32)(对小数点以下第三位进行四舍五入)。
由对金属镁靶及金属钪-金属钇靶施加的功率之比，用卢瑟福反散射法来估计所得到组成的矫正曲线(calibrationcurve)，并由该曲线来估计制作的试料的组成。
制作各个试料时对溅射靶施加的功率如表1所示。
[表1]
之后，以相同的真空条件，对金属钯的靶施加30W的功率来进行钯薄膜的沉积。
利用以上步骤制作的反射型调光部件呈金属光泽的反射状态，当将钯薄膜的表面暴露在用氩气稀释成4体积％的1气压的氢气(以下称为“含氢气体”)中时，由于镁钪钇合金薄膜的氢化，试料均变化成透明状态。在此状态下，当将钯薄膜的表面暴露在大气中时，由于镁钪钇合金薄膜的脱氢，试料恢复反射状态。这样一来，可确认所制作的反射型调光部件的状态在利用氢化而得到的透明状态、与利用脱氢而得到的反射状态之间可逆地变化。
接着，为了对所得到的反射型金属部件进行评价，对激光穿透率进行测定。在激光穿透率的测定中，如图5所示，使用透过隔片而在上述试料1～5的钯薄膜20上将另一片玻璃板(厚度1mm)6分别贴合的部件。利用质量流控制器向两片玻璃板4、6的间隙中流入含氢气体35秒钟，接着停止含氢气体的流入5分钟。当停止含氢气体的流动时，空气从开口部流入到两片玻璃板4、6的间隙中。以其作为一个周期将含氢气体的流动控制重复进行预定次数，其间每隔一秒钟对激光穿透率继进行测定。作为光源使用波长为670nm的半导体激光，作为受光元件使用硅光电二极管。
(关于试料1～4)
对试料1～4进行测定的结果如图6所示。按图中从上到下的顺序表示出试料1～4的测定结果。
图6在横轴上表示出氢供应、停止循环的重复次数，在纵轴上表示出激光的穿透率(T)。激光的穿透率的下限值表示氢吸收前的反射状态，上限值表示氢吸收后的穿透状态。因此，纵轴侧的不因重复次数而变化，稳定且较宽为佳。
由此可知，不论对于哪个试料，即便不设置保护层、防氧化层，到重复至少1000次为止，其具有稳定的切换的反复耐久性。另外还可知，当通过氢化而变成透明状态时接近于无色的状态，也即光的穿透性较高。
并且，按照试料1～4的顺序，在Mg1-x(Sc1-yYy)x所表示的式子中，x的值增加，也即钪、钇的添加量变多，可知道x的值越大，随着重复而带来的性能变化(下降)越少。
换言之，根据该结果可知，通过增加钪、钇的添加量，能够提高耐久性。
特别是对于试料3、4，可确认至少到反复切换次数达到3000次为止，能够维持测定开始时的性能。
需要说明的是，对于试料2～4，在测定途中反复次数为2000～3000次期间(图中A所表示的点)，由于试料的恢复变慢，因此含氢气体65秒变更为流入65秒、停止1200秒钟的循环来进行测定。
可确认循环变更后，氢吸收、释放后的激光穿透率的值得到改善，即使是氢释放速度降低时，也能够利用调整氢气的供应、停止循环来维持该性能。
(试料5)
接着，对于钪、钇的添加量比试料1～4还多的试料5(Mg0.23(Sc0.42Y0.58)0.07)，评价切换的反复耐久性。
作为评价的方法，利用与试料1～4时相同的图5所示的装置来进行。
需要说明的是，作为测定条件，使用过重复进行流入含氢气体35秒钟、接着停止含氢气体的流动5分钟的循环来进行，与试料2～4不同在途中循环未变更。结果如图7所示。
由此可知，即便重复进行10000次以上也未在激光的穿透率上见到较大的变化，表示出稳定的性能，特别是比起试料1～4性能变高。
另外，当通过氢化而变成透明状态时，接近无色的状态，也即光的穿透率较高，即便重复时也较稳定。
以上，由本实施例的结果也显而易见地可知，即使不涂布保护层或防氧化层，本发明的实施方式的反射型调光元件及使用了该反射型调光元件的反射型调光部件、多层玻璃仍具有高切换反复耐久性能。
[实施例2]
在本实施例中，除了在形成镁钇钪合金的薄膜时，替代金属钪-金属钇的靶，使用金属钇的靶、金属钪的靶之外与实施例1相同，制作反射型调光部件、并按以下所示的步骤对其进行评价，该反射型调光部件在作为透明部件玻璃基板上依次积层由镁钪钇合金构成的调光层10、催化剂层20。
具体来说，在厚度为1mm的玻璃基板4(透明部件)上，依次形成厚度为48nm的镁钇钪合金的薄膜(调光层10)、厚度为7nm的钯薄膜(催化剂层20)。
对具体的调光层10、催化剂层20的成膜(膜形成)条件进行说明。
对于调光层10的镁钇钪合金的薄膜、催化剂层20的钯薄膜的成膜，使用可进行多元成膜的磁控溅射装置来进行。
针对四个溅射枪，作为靶分别设定金属镁、金属钇、金属钪、金属钯。
首先，在对玻璃基板进行清洗后，将其设置在真空装置中并进行腔室内的真空排气。
接着，对金属镁、金属钇、金属钪的靶同时施加电压而制作镁钇钪合金薄膜。
溅射中的氩气压为0.3Pa，利用直流溅射法对各个靶施加预定的功率来进行溅射。需要说明的是，此时利用对各个靶施加的功率(电力)，从而能够选择、控制所得到膜(调光层)的组成。
在本实施例中，当表示为Mg1-x-yYxScy时，以x、y为(x、y)=(0.63、0.02)、(0.51、0.06)、(0.60、0.07)、(0.56、0.13)、(0.48、0.15)的方式来分别制造试料6～10。
由对金属镁靶、金属钇靶及金属钪靶施加的功率之比，利用膜厚和金属的密度来估计所得到组成的矫正曲线，并由该曲线来估计制作的试料的组成。
制作各个试料时对溅射靶施加的功率如表2所示。
[表2]
之后，以相同的真空条件，对金属钯的靶施加30W的功率来进行钯薄膜的沉积。
利用以上步骤制作的反射型调光部件呈金属光泽的反射状态，当将钯薄膜的表面暴露在用氩气稀释成4体积％的1气压的氢气(含氢气体)中时，由于镁钇钪合金薄膜的氢化，试料均变化成透明状态。在此状态下，当将钯薄膜的表面暴露在大气中时，由于镁钇钪合金薄膜的脱氢，试料恢复反射状态。这样一来，可确认所制作的反射型调光部件的状态在利用氢化而得到的透明状态、与利用脱氢而得到的反射状态之间可逆地变化。
接着，为了对所得到的反射型金属部件进行评价，对光穿透率进行测定。在光穿透率的测定中，除了替代激光代替而使用发光二极管之外，与实施例1时同样使用图5所示的装置。利用质量流控制器向两片玻璃板4、6的间隙中流入含氢气体95秒钟，接着停止含氢气体的流入900秒钟。当停止含氢气体的流动时，空气从开口部流入到两片玻璃板4、6的间隙中。以其作为一个周期将含氢气体的流动控制重复进行预定次数，其间每隔一秒钟对激光穿透率继进行测定。作为光源使用波长为940nm的发光二极管，作为受光元件使用光电二极管。
对试料6～10进行测定的结果如图8所示。按图中从上到下的顺序表示出试料6～10的测定结果。
与实施例1的图6相同，图8在横轴上表示出氢供应、停止循环的重复次数，在纵轴上表示出激光的穿透率(T)。光的穿透率的下限值表示氢吸收前的反射状态，上限值表示氢吸收后的穿透状态。因此，纵轴侧的不因重复次数而变化，稳定且较宽为佳。
由此可知，不论对于哪个试料，即便不设置保护层、防氧化层，即使进行3500次反复的切换动作时，光的穿透性的上限值和下限值大体上不变化，具有稳定的切换的反复耐久性。另外还可知，当通过氢化而变成透明状态时接近于无色的状态，也即光的穿透性较高。
[实施例3]
接着，除了代替金属钪靶而使用金属镧靶以外，利用与实施例2同样的步骤、条件，制作反射型调光部件、并对其进行评价，该反射型调光部件在作为透明部件玻璃基板上依次积层由镁钇镧合金构成的调光层10、催化剂层20。
对于所使用的玻璃基板4(透明部件)也使用同样具有1mm的厚度的玻璃基板，依次形成厚度为48nm的镁钇镧合金的薄膜(调光层10)、厚度为7nm的钯薄膜(催化剂层)。
作为在成膜时对金属镁、金属钇、金属镧的靶施加的功率(电力)，对金属镁靶施加10W、对金属钇靶施加40W、对金属镧靶施加15W来进行成膜。
由对各靶施加的功率之比，利用膜厚和金属的密度来估计所得到组成的矫正曲线，并由该曲线来估计制作的试料的组成后，为Mg0.32Y0.56La0.12。
之后，与实施例2相同地进行钯薄膜的沉积。
在本实施例中，也利用以上步骤制作的反射型调光部件呈金属光泽的反射状态，当将钯薄膜的表面暴露在用氩气稀释成4体积％的1气压的氢气(含氢气体)中时，由于镁钇镧合金薄膜的氢化，试料均变化成透明状态。在此状态下，当将钯薄膜的表面暴露在大气中时，由于镁钇镧合金薄膜的脱氢，试料恢复反射状态。这样一来，可确认所制作的反射型调光部件的状态在利用氢化而得到的透明状态、与利用脱氢而得到的反射状态之间可逆地变化。
接着，为了对所得到的反射型金属部件进行评价，对激光穿透率进行测定。在激光穿透率的测定中，使用与实施例1相同的图5所示的装置。利用质量流控制器向两片玻璃板4、6的间隙中流入含氢气体35秒钟，接着停止含氢气体的流入5分钟。当停止含氢气体的流动时，空气从开口部流入到两片玻璃板4、6的间隙中。以其作为一个周期将含氢气体的流动控制重复进行预定次数，其间每隔一秒钟对激光穿透率继进行测定。作为光源使用波长为670nm的半导体激光，作为受光元件使用硅光电二极管。
测定结果如图9所示。由此可确认，即使是使用镁钇镧合金的薄膜时，也与实施例1、2所示的镁钪钇合金(镁钇钪合金)的薄膜同样，即便不设置保护层、防氧化层，也具有稳定的切换的反复耐久性。
特别是可知，即便进行了4000次的重复性能也几乎没变化、而具有稳定的切换切换反复耐久性。另外还可知，当通过氢化而变成透明状态时，接近无色的状态，也即光的穿透率较高。
[实施例4]
接着，除了代替金属钪靶而使用金属铈靶以外，利用与实施例2同样的步骤、条件，制作反射型调光部件、并对其进行评价，该反射型调光部件在作为透明部件玻璃基板上依次积层由镁钇铈合金构成的调光层10、催化剂层20。
对于所使用的玻璃基板4(透明部件)也使用同样具有1mm的厚度的玻璃基板，依次形成厚度为48nm的镁钇铈合金的薄膜(调光层10)、厚度为7nm的钯薄膜(催化剂层)。
作为在成膜时对金属镁、金属钇、金属铈的靶施加的功率(电力)，对金属镁靶施加20W、对金属钇靶施加60W、对金属镧靶施加30W来进行成膜。
由对各靶施加的功率之比，利用膜厚和金属的密度来估计所得到组成的矫正曲线，并由该曲线来估计制作的试料的组成后，为Mg0.37Y0.49Ce0.14。
之后，与实施例2相同地进行钯薄膜的沉积。
在本实施例中，也利用以上步骤制作的反射型调光部件呈金属光泽的反射状态，当将钯薄膜的表面暴露在用氩气稀释成4体积％的1气压的氢气(含氢气体)中时，由于镁钇铈合金薄膜的氢化，试料均变化成透明状态。在此状态下，当将钯薄膜的表面暴露在大气中时，由于镁钇铈合金薄膜的脱氢，试料恢复反射状态。这样一来，可确认所制作的反射型调光部件的状态在利用氢化而得到的透明状态、与利用脱氢而得到的反射状态之间可逆地变化。
接着，为了对所得到的反射型金属部件进行评价，对激光穿透率进行测定。在激光穿透率的测定中，使用与实施例1相同的图5所示的装置。利用质量流控制器向两片玻璃板4、6的间隙中流入含氢气体35秒钟，接着停止含氢气体的流入5分钟。当停止含氢气体的流动时，空气从开口部流入到两片玻璃板4、6的间隙中。以其作为一个周期将含氢气体的流动控制重复进行预定次数，其间每隔一秒钟对激光穿透率继进行测定。作为光源使用波长为670nm的半导体激光，作为受光元件使用硅光电二极管。
测定结果如图10所示。由此可确认，即使是使用镁钇铈合金的薄膜时，光穿透率的宽度上也没变化，与实施例1、2所示的镁钪钇合金(镁钇钪合金)的薄膜同样，即便不设置保护层、防氧化层，也具有稳定的切换的反复耐久性。
特别是可知，即便进行了4000次的重复性能也几乎没变化、而具有稳定的切换切换反复耐久性。另外还可知，当通过氢化而变成透明状态时，接近无色的状态，也即光的穿透率较高。
[比较例1]
在本比较例中，为了对实施例1、2的调光层中合金包含钪的效果进行确认，制造了具有由未添加钪的镁钇合金构成的调光层的反射型调光部件。
具体而言，除了在用磁控溅射装置中进行调光层10的成膜时，不使用金属钪靶以外，利用与实施例2同样的步骤、条件，制作反射型调光部件。由此，制造反射型调光部件，该反射型调光部件在作为透明部件玻璃基板上依次积层由镁钇合金构成的调光层10、由钯薄膜构成的催化剂层20。
需要说明的是，镁钇合金的薄膜，是在磁控溅射装置中，对金属镁靶施加10W、对金属钇靶施加30W的电压进行成膜。此时，由对各靶施加的功率之比，利用膜厚和金属的密度来估计关于调光层所得到组成的矫正曲线，并由该曲线来估计镁钇合金的组成后，为Mg0姐Z0.55。
另外，关于调光层10、催化剂层20的膜厚，也与实施例2同样地进行。
可确认，利用以上步骤制作的反射型调光部件与实施例2的试料10同样变为金属光泽的反射状态。另外，当将钯薄膜的表面暴露在用氩气稀释成4体积％的1气压的氢气(含氢气体)中时，由于镁钇合金薄膜的氢化而变成透明状态。在此状态下，当将钯薄膜的表面暴露在大气中时，由于镁钇合金薄膜的脱氢而恢复成反射状态。这样一来，可确认所制作的本比较例的反射型调光部件的状态在利用氢化而得到的透明状态、与利用脱氢而得到的反射状态之间可逆地变化。
接着，为了对所得到的反射型金属部件进行评价，对光穿透率进行测定。作为评价的方法，使用与实施例2相同的图5所示的装置。利用质量流控制器向两片玻璃板4、6的间隙中流入含氢气体95秒钟，接着停止含氢气体的流入900秒钟。当停止含氢气体的流动时，空气从开口部流入到两片玻璃板4、6的间隙中。以其作为一个周期将含氢气体的流动控制重复进行预定次数，其间每隔一秒钟对激光穿透率继进行测定。作为光源使用波长为940nm的发光二极管，作为受光元件使用光电二极管。
测定结果在图11中如虚线所示。另外，为了进行比较，将镁、钇的含有比例相同的实施例2的试料10的结果用实线表示。
图11在横轴上表示出氢供应、停止循环的重复次数、在纵轴上表示出光的穿透率，并表示出在含氢气体的流动、停止切换的第3000次至第3005次之间的穿透率的变化。
由此可知，实施例2的试料10在上述期间，表示氢吸收释放时的光穿透率的变化的峰值均较尖锐，相对于此，本比较例的试料较扁平。这表示出在进行脱氢化时从透明状态变化(恢复)到金属状态(反射镜状态)时，比较例的试料较费时间。换言之，可确认：通过在调光层的金属薄膜中包含钪，从而能够加快利用脱氢而引起的从透明状态到反射镜状态的恢复。
[附记]
(反射型调光元件、使用了该反射型调光元件的反射型调光部件及多层玻璃的实施方式)
本发明的至少一个实施方式涉及一种反射型调光元件、使用了该反射型调光元件的一种反射型调光部件、及一种多层玻璃。
鉴于上述问题，本发明的至少一个实施方式的目的在于提供一种在透明状态与反射状态之间的切换的反复耐久性上优异的反射型调光元件。
本发明的至少一个实施方式的目的在于提供一种在透明状态与反射状态之间的切换的反复耐久性上优异的反射型调光元件、以及使用了该反射型调光元件的反射型调光部件及多层玻璃。
本发明的至少一个实施方式提供一种反射型调光元件，包括：调光层，所述调光层的状态在由于氢化而变成的透明状态与由于脱氢而变成的反射状态之间的可逆地变化；以及催化剂层，促进所述调光层的氢化、脱氢，其中，所述调光层由合金和/或该合金的氢化物构成，所述合金含有从由第二族元素构成的组中所选出的至少一种元素、以及从由第三族元素及稀土元素构成的组中所选出的至少两种元素。
本发明的至少一个实施方式提供一种反射型调光元件、使用了该反射型调光元件的反射型调光部件及多层玻璃，所述反射型调光元件包括：调光层，所述调光层的状态在由于氢化而变成的透明状态与由于脱氢而变成的反射状态之间的可逆地变化；以及催化剂层，促进所述调光层的氢化、脱氢，其中，所述调光层由合金和/或该合金的氢化物构成，所述合金含有从由第二族元素构成的组中所选出的至少一种元素、以及从由第三族元素及稀土元素构成的组中所选出的至少两种元素。
实施方式(1)是一种反射型调光元件，包括：调光层，所述调光层的状态在由于氢化而变成的透明状态与由于脱氢而变成的反射状态之间的可逆地变化；以及催化剂层，促进所述调光层的氢化、脱氢，其中，所述调光层由合金和/或该合金的氢化物构成，所述合金含有从由第二族元素构成的组中所选出的至少一种元素、以及从由第三族元素及稀土元素构成的组中所选出的至少两种元素。
实施方式(2)是根据实施方式(1)所述的反射型调光元件，其中，所述含有从由第二族元素构成的组中所选出的至少一种元素、以及从由第三族元素及稀土元素构成的组中所选出的至少两种元素的合金是镁钇钪合金。
实施方式(3)是根据实施方式(2)所述的反射型调光元件，其中，所述镁钇钪合金是由Mgl-x-yYxScy(0.3<x<0.7、0<y<0.6、x+y<1)所表示的合金。
实施方式(4)是根据实施方式(1)～(3)的任一项所述的反射型调光元件，其中，所述催化剂层包括钯、铂、钯合金、或铂合金。
实施方式(5)是根据实施方式(1)～(4)的任一项所述的反射型调光元件，其中，所述反射型调光元件以所述催化剂层为基准在所述调光层的相反侧包括保护层，所述保护层具有氢渗透性和防水性。
实施方式(6)是根据实施方式(1)～(5)的任一项所述的反射型调光元件，其中，所述调光层的厚度为大于等于10nm且小于等于200nm。
实施方式(7)是根据实施方式(1)～(6)的任一项所述的反射型调光元件，其中，所述催化剂层的厚度为大于等于1nm且小于等于20nm。
实施方式(8)是一种具有根据实施方式(1)～(7)的任一项所述的反射型调光元件的反射型调光部件，其中，所述反射型调光部件以所述调光层为基准在所述催化剂层的相反侧具有透明部件。
实施方式(9)是根据实施方式(8)所述的反射型调光部件，其中，作为所述透明部件，使用玻璃或塑料。
实施方式(10)是一种多层玻璃，包括：2片以上的玻璃板；以及根据实施方式(1)～(7)的任一项所述的反射型调光元件，所述反射型调光元件位于至少1片的玻璃板的、与另外的玻璃板相对的面上。
实施方式(11)是根据实施方式(10)所述的多层玻璃，其中，所述多层玻璃还包括气氛控制器，所述气氛控制器向具有所述反射型调光元件的所述至少一个玻璃板与所述另外的玻璃板之间的间隙供应氢和氧、或空气，或者从所述间隙排出氢和氧、或空气。
根据本发明的至少一个实施方式，能够提供一种反射型调光元件，当由于氢化而呈透明状态时其接近无色的状态、也即光的穿透性较高，并且切换的反复耐久性较高。另外，根据本发明的至少一个实施方式，通过对调光层进行多元化，从而可得到由于脱氢而带来的从透明状态到镜的状态(金属状态)的恢复变快的作用效果。
以上参照附图对本发明的优选实施例进行了记述，但本发明不限定于上述特定的实施方式，在权利要求书所记载的本发明主旨的范围内，可进行各种变形、变更、或组合。
本申请以2011年9月30日申请的日本专利申请第2011-218134号及以2012年3月12日申请的日本专利申请第2012-055155号作为要求优先权的基础，本申请援引该日本专利申请的全部内容。

Claims (9)

1.一种反射型调光元件，包括：
调光层，当与氢进行可逆反应时，所述调光层呈现透明状态与反射状态之间的可逆变化；以及
催化剂层，促进所述调光层的所述可逆反应，
其中，所述调光层包括镁钇钪合金或镁钇钪合金的氢化物，
所述镁钇钪合金是由Mg1-x-yYxScy(0.3＜x＜0.7、0＜y＜0.6、x+y＜1)所表示的合金。
2.根据权利要求1所述的反射型调光元件，其中，
所述催化剂层包括钯、铂、钯合金、或铂合金。
3.根据权利要求1所述的反射型调光元件，其中，
所述反射型调光元件在所述催化剂层的、所述调光层的相反侧还包括保护层，所述保护层具有氢渗透性和防水性。
4.根据权利要求1所述的反射型调光元件，其中，
所述调光层的厚度为大于等于10nm且小于等于200nm。
5.根据权利要求1所述的反射型调光元件，其中，
所述催化剂层的厚度为大于等于1nm且小于等于20nm。
6.一种具有根据权利要求1所述的反射型调光元件的反射型调光部件，其中，
所述反射型调光部件在所述调光层的、所述催化剂层的相反侧还具有透明部件。
7.根据权利要求6所述的反射型调光部件，其中，
所述透明部件的材料包括玻璃或塑料。
8.一种多层玻璃，包括：
多个玻璃板；以及
根据权利要求1所述的反射型调光元件，所述反射型调光元件位于与另外的玻璃板相对的至少一个玻璃板的表面上。
9.根据权利要求8所述的多层玻璃，其中，
所述多层玻璃还包括气氛控制器，所述气氛控制器向具有所述反射型调光元件的所述至少一个玻璃板与所述另外的玻璃板之间的间隙供应氢和氧、或空气，或者从所述间隙排出氢和氧、或空气。
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