阪大,モルフォ蝶から新たな採光窓を発案・設計

大阪大学の研究グループは,ナノ構造を工夫することで「明るく広角で,色が偏らずコンパクト」な採光窓が可能なことを初めて明らかにした(ニュースリリース)。

これまで,明るい窓では光が直進してしまい,光の経路を曲げたり広げたりするには,散乱(透過率を下げる)や回折格子・屈折(どちらも虹色になる)を使うか,大規模設備を要し,全てを満たす窓はなかった。

研究グループは,「明るく広角で,色が偏らずコンパクトな」モルフォ蝶の反射をヒントに研究を行なった。原理の源を分析し,透過に応用することで,これらの全てを満たす窓の条件を導出した。

具体的には,モルフォ蝶の特異な反射特性を透過に転用することで,これら全ての条件を満たす構造を発案した。モルフォ蝶の微細構造が「狭い幅からの回折」で光を広角に広げ,「乱雑さ」で色の偏りを防ぐことを応用し,理想的な採光窓を設計した。回折は表面だけで生じるので,高
い透過率も得られるという。

さらに,複雑な構造も正確に扱える電磁場シミュレーションによりこの構造が所定の特性を満たすこと(角度広がりは垂直方向から±45°,透過率~90%,色分散なし)を証明した。

この研究成果により,昼間照明を大幅に減らす採光窓や,各種の照明・ディスプレーに役立つ光拡散板,また透過も拡散性も高いフィルム(例えばビニルハウスに有効)への応用が期待されるとしている。

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