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 Holzhäuser bei grauer Energie im grünen Bereich
22.06.2017 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Wie Menschen Schäden an Gebäuden wahrnehmen
22.06.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ultra-sensitiv dank quantenmechanischer Verschränkung

28.06.2017 | Physik Astronomie

Chemisches Profil von Ameisen passt sich bei Selektionsdruck rasch an

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Umfangreiche Fördermaßnahmen für Forschung an Chromatin, Nebenniere und Krebstherapie

28.06.2017 | Förderungen Preise