ガラスを軽さ10分の1にしながら硬度3倍にできる薄膜材料を開発 中部大
2019年9月12日 18:40
中部大学は10日、ガラスを10分の1程度まで軽くできる新しい薄膜材料を開発したと発表した。ガラス基板に成膜することで、硬さは約3倍に向上するという。
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■軽量化で省エネにも効果
自動車の窓にはほとんど無機ガラスが使用されている。一般的な自動車の場合、窓の重量は車体の約5％にも及ぶ。窓の重さを10分の1程度に抑えることができれば、車両の軽量化に大きく寄与できるため、省エネルギー対策としても期待できるという。
その一方で、ガラスの硬度も重要な要因のひとつだ。ガラス表面の硬さを向上させるために、表面に硬い酸化セリウム（CeO2）を成膜する研究が続けられている。だが酸化セリウムは脆いために、変形によってクラックが多発する問題を抱えている。
■フレキシブル性に富む成膜材料
中部大学の研究グループは、フッ素樹脂の需要のうち約60％を占めるポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を、酸化セリウムに5％から15％混合し、薄膜素材「CeO2-PTFE」と成膜技術の開発に成功した。PTFEを混合することで、紫外線を80％以上遮蔽し、ガラスの3倍の硬さに保てる。またCeO2-PTFE膜はフレキシブル性（柔軟性）に富むため、曲げによるクラック発生を大幅に改善できるという。
研究グループの実験によると、水滴の接触角は90度以上で、成膜後の撥水性が高いことが判明した。また可視光の透過率が80％以上、有害な紫外線の遮蔽率は80％以上など、自動車の窓に求められる仕様よりも高い結果が得られた。
CeO2-PTFEをプラスチックシートに成膜する実験も行われた。ボリカーボネート（PC）に成膜したところ、約10倍の硬度になることが判明した。プラスチック基板に表面硬化フィルム等を用いることで、無機ガラスと同等の表面の硬さが達成できると予想される。
研究グループによると、開発した成膜は自動車だけでなくビルの窓にも応用可能だ。今後、実用化に向けた研究を行う予定で、プラスチックや建材、自動車メーカーと協力し、軽量で安価な窓材の量産に向けた技術を開発するという。（記事：角野未智・記事一覧を見る）