LED照明システムにおける集光型光（PLA）の応用研究。

ドイツとオランダの科学者たちは、新しい環境に優しいPLA材料。その目的は、自動車のヘッドライト、レンズ、反射性プラスチック、導光板などの光学用途向けの持続可能な材料を開発することです。現状では、これらの製品は一般的にポリカーボネートまたはPMMAで作られています。

科学者たちは、自動車のヘッドライトを作るためのバイオ由来のプラスチックを探している。そして、ポリ乳酸が有望な候補材料であることが判明した。

この方法により、科学者たちは従来のプラスチックが抱えるいくつかの問題を解決しました。第一に、再生可能な資源に注目することで、原油がプラスチック産業に及ぼす圧力を効果的に軽減できます。第二に、二酸化炭素排出量を削減できます。第三に、材料のライフサイクル全体を考慮することができます。

「ポリ乳酸は持続可能性の面で優れているだけでなく、非常に優れた光学特性を持ち、電磁波の可視光領域で使用できる」と、ドイツのパーダーボルン大学のクラウス・フーバー教授は述べている。

現在、科学者たちが克服しようとしている課題の一つは、ポリ乳酸をLED関連分野に応用することです。LEDは、効率的で環境に優しい光源として知られています。「特に、LEDランプの極めて長い寿命と、青色光などの可視光線は、光学材料に高い要求を課します」とフーバー氏は説明します。そのため、極めて耐久性の高い材料を使用する必要があります。問題は、PLAは60度前後で軟化してしまうことです。しかし、LEDライトは動作中に80度もの高温に達することがあります。

もう一つの難題は、ポリ乳酸の結晶化です。ポリ乳酸は60度付近で結晶を形成し、材料の光沢を失わせます。研究者たちは、この結晶化を回避する方法、あるいは結晶化プロセスをより制御可能にする方法を見つけたいと考えていました。そうすることで、形成される結晶のサイズが光に影響を与えないようにするためです。

パダーボルン研究所では、科学者たちはまずポリ乳酸の分子特性を解明し、その特性、特に融解状態と結晶化を変化させることを目指した。フーバー氏は、添加剤や放射線エネルギーが材料の特性をどの程度向上させることができるかを調査する責任者である。「結晶形成や融解プロセス、つまり光学機能に大きな影響を与えるプロセスを研究するために、この目的のために小角光散乱システムを構築しました」とフーバー氏は語った。

このプロジェクトは、科学的・技術的な知識の獲得に加え、実施後には大きな経済的利益をもたらす可能性がある。チームは2022年末までに最初の回答書を提出する予定だ。