日本中部大學的特任教授多賀康訓開發出了一種新型薄膜材料，可以將目前汽車和建築物的窗戶重量減輕90%。材料採用含聚四氟乙烯（PTFE）等氟類樹脂的氧化鈰（Ceria，CeO2），利用濺射法在玻璃基底層上成膜時，表面硬度提高至原來的約3倍。另外，還獲得了在塑膠薄膜上成膜時將表面硬度提高到了約爲目前10倍的資料（圖）。
如果能將塑膠表面的硬度提高到與玻璃相同的水平，則可以發揮塑膠所具備的衝擊吸收性高達玻璃數十倍的特性，即使考慮風造成的撓度的影響，也能將窗戶的厚度減至目前的1/5左右。而塑膠的比重約爲玻璃的1/2，因此這些條件加在一起，窗戶的重量可以減至目前的1/10左右，有望大幅實施節能。
目前，汽車的車窗主要使用無機玻璃。普通汽車的車窗重量約佔整個車身的5％。如果能把車窗重量減輕90%，就可以爲實施電動化所需的車身輕量化做出更大貢獻。
爲提高玻璃表面的硬度，業界研究了在表面形成硬的CeO2膜的方法。不過，CeO2雖然堅硬，但比較脆，會因變形而產生大量裂紋。此次，多賀教授開發了以5～15%的體積比例體合氟類樹脂PTFE的CeO2薄膜材料和成膜技術。多賀教授認爲，透過混合PTFE，能遮擋80％以上的紫外光，並維持玻璃3倍的硬度，同時還具備柔軟性，可以大幅改善彎曲形成的裂紋。
在實驗中，多賀教授利用氬離子濺射法在玻璃表面形成了厚度爲100～200奈米的CeO2-PTFE膜，利用奈米壓痕法（奈米壓痕儀）測量的表面硬度由約6000N/mm2提高至約17000N/mm2。成膜後的防水性也很高，作爲指標的水滴接觸角達到90度以上。另外，可見光透射率達到80％以上，有害紫外光的屏蔽率也高達80％以上，均超過汽車車窗要求的性能參數。
繼玻璃之後，多賀教授又在塑膠薄膜上實施了成膜實驗。材料採用工程塑膠聚碳酸酯（PC）和通用的樹脂聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。在這兩種材料上分別成膜後進行測量的結果顯示，PC成膜後的硬度由約180N/mm2提高至約1600N/mm2，PET成膜後的硬度由約300N/mm2提高至約1300N/mm2。另外還應答，形成CeO2-PTFE膜的PC樹脂在汽車耐候性測試條件下完全沒有發生劣化。雖然硬度尚不如玻璃，但多賀教授認爲，透過在塑膠基底層上使用表面硬化薄膜等，能達到與無機玻璃相同的表面硬度。CeO2-PTFE膜的成膜溫度在100℃以下，低於塑膠的耐熱温度，因此無需擔心母材的性能降低。
此次開發的兼具高可見光透射率和紫外光屏蔽率的CeO2-PTFE膜不僅可應用於汽車，還可用於建築物的窗戶。
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
