Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Elektrisch leitfähige Verbundgläser

12.04.2012
Im Rahmen einer Projektstudie von INNOVENT wurden Untersuchungen zur Erzeugung transparent-leitfähiger Polymermaterialien durchgeführt.
Hintergrund dabei waren Fensterbauanwendungen sowohl im Architektur- als auch im Fahrzeugbereich. Frontscheiben von Fahrzeugen sind aus Sicherheitsgründen immer ein Verbundsicherheitsglas (VSG), hergestellt aus zwei mit einer reißfesten Laminierfolie verklebten Glasscheiben. Die Folie besteht dabei in fast allen Fällen aus Polyvinylbutyral (PVB). Aber auch im Fassadeneinsatz werden derartige VSG-Scheiben verbaut.

Viele Gläser werden heutzutage mit einem Schichtsystem ausgestattet, welches eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, die ausreichend ist, um elektromagnetische Strahlung im Radio- und Mikrowellenbereich abzuschirmen bzw. IR-Strahlung zu reflektieren. Damit werden Wärmeschutzverglasungen realisiert oder Spezialverglasungen zum Schutz vor Mikrowellenstrahlung (z.B. Radar). Die elektrische Leitfähigkeit wird durch wenige Nanometer dicke Silberschichten oder transparent-leitfähige Oxidschichten (TCO), z.B. Indium-Zinnoxid (ITO), erreicht. Die Abscheidung dieser Schichten ist vergleichsweise teuer und die Anfälligkeit der dünnen Schichten hoch, so dass komplexe Schutzschichtsysteme erforderlich sind.

Im Fahrzeugbau besteht der Wunsch nach beheizbaren Scheiben. Hierzu wird eine bestimmte elektrische Leistung benötigt, die über leitfähige Nanoschichten nicht oder nur zu einem hohen Preis realisierbar sind. Bislang werden dünnste Drahtsysteme in die Frontscheiben einlaminiert, aber auch dies ist teuer und anfällig.

Mit der Idee, das ohnehin für VSG erforderliche PVB derart zu modifizieren, dass es elektrisch leitfähig wird und dennoch eine hinreichende Transmission besitzt, ergäbe sich eine preiswerte und gut in bestehende Glas¬ver-arbeitungsprozesse integrierbare Lösung (Schutzrecht EP 1 818 357 B1).

Im Kern besteht der Lösungsansatz darin, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) in die Polymermatrix eingebracht werden. Diese sind mit einem Aspektverhältnis von über 1:1000 (Durchmesser zu Länge) und einer hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit potenziell geeignet, selbst in geringen Konzentrationen eine gute Leitfähigkeit des damit versetzten Polymers zu ermöglichen, ohne die Transparenz des Materials extrem zu verschlechtern.

Damit dies klappt, ist eine extrem homogene Verteilung und Ausrichtung der Nanoröhrchen erforderlich, ebenso deren hohe Reinheit und Formeinheitlichkeit.

Eine Voraussetzung für die Homogenisierung ist die gute Dispergierung mit dem PVB, welches zunächst entweder als Pulver, Schmelze oder Lösung vorliegt. Diese wird durch eine spezielle Oberflächenmodifikation der CNT erreicht (Schutzrechtsanmeldung EP 2 241 593 A1), mit der funktionelle Gruppen an den Wänden und Enden der CNT verankert werden, die ihrerseits eine gute Anbindung an das polymere Matrixmaterial gestatten, gleichzeitig aber verhindern, dass die CNT untereinander zusammenbacken außer an ihren Enden.

Dadurch wird die Gleichverteilung der CNT im PVB unterstützt bzw. deren Agglomeration in den Verarbeitungsprozessen vermindert und dafür gesorgt, dass die die einzelnen CNT sich über deren Enden miteinander verbinden als Voraussetzung für eine gute Leitfähigkeit.

Im Rahmen der Untersuchungen konnten bei CNT-Konzentrationen von 0,1 Massen% Transmissionswerte von bis zu 88 % für die beladenen Filme erzielt werden. Die elektrische Leitfähigkeit der extrudierten Folien lag allerdings bei nur im Bereich von einigen nS/m (gegenüber

Dennoch zeigen die bisherigen Untersuchungen, dass durch die gezielte Modifikation der CNT sowie verbesserte Dispergierverfahren ein noch nicht erschlossenes Potenzial für die weitere Steigerung und Stabilisierung der elektrischen Leitfähigkeit möglich ist. Hierfür werden innovationsfreudige, risikobereite Partner aus der Wirtschaft gesucht, um gemeinsam diesen Schritt zu realisieren.

Kontakt:
Dr. Bernd Grünler
Geschäftsführender Direktor INNOVENT e.V.,
Bereichsleiter Oberflächentechnik, bg@innovent-jena.de

Andrea Gerlach | idw
Weitere Informationen:
http://www.innovent-jena.de

Weitere Berichte zu: CNT Folie Frontscheiben INNOVENT Leitfähigkeit PVB VSG Verbundgläser hydrophile Enden

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten
16.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

nachricht Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst
11.01.2017 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie