Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Selbstabdunkelnde Fensterscheiben in großer Farbvielfalt

01.02.2017

Elektrochrome Gläser dunkeln automatisch ab, wenn die Sonne vom Himmel brennt, und halten die Wärme draußen. Bislang gibt es sie jedoch nur in der Farbe Blau, auch die Schaltzeiten sind lang. Mit einem neuen Verfahren lassen sich erstmalig auch andersfarbige Scheiben herstellen. Zudem schalten sie etwa zehnmal schneller als bisherige Modelle.

Wenn sich die Dunkelheit bereits nachmittags übers Land senkt, ist man im Winter froh über jeden Sonnenstrahl. An heißen Sommertagen dagegen könnte man auf den Wärmeeintrag verzichten, den die Sonne ins Büro bringt. Elektrochrome Scheiben schaffen Abhilfe: Ist es draußen eher dunkel, sind sie transparent und lassen Licht und Wärme durch. Knallt dagegen die Sonne vom Himmel, können die Fenster abgedunkelt werden, so dass ein Großteil der Hitze draußen bleibt. Diese Scheiben schimmern in schönem Blau. In anderen Farben sind sie bislang nicht erhältlich.


Organische Monomere, in ein spezielles Gießharz gemischt, verdunkeln das Fensterglas.

© Fraunhofer IAP

Schnelle Schaltzeiten

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm haben eine neue Herstellungsmethode für solche elektrochromen Glasscheiben entwickelt – gemeinsam mit der TILSE FORMGLAS GmbH. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft BMWi. »Wir können zum einen Glasscheiben mit einer großen Farbvielfalt herstellen, zum anderen erreichen wir deutlich schnellere Schaltzeiten als bei bisherigen Modellen«, sagt Dr. Volker Eberhardt, Wissenschaftler am IAP.

Das Prinzip der elektrochromen Scheiben: Üblicherweise verwenden Hersteller Glas, das mit lichtdurchlässigen Indium-Zinn-Oxid oder dem kostengünstigeren Fluor-Zinn-Oxid beschichtet ist. Durch diese Beschichtung wird das Glas elektrisch leitfähig. Für eine intelligente Fensterscheibe sind zwei solcher Glasscheiben erforderlich. Auf eine der beiden wird noch eine weitere Schicht aufgedampft, das elektrochrome Wolframoxid. Die Gläser werden mit den beschichteten Seiten aufeinander gelegt, ein gelartiger Elektrolyt verbindet sie. Legt man eine Spannung an das Glas an, verdunkelt sich die Wolframoxidbeschichtung. Durch Umkehrung der Polung hellt sie sich auf. Dies dauert jedoch lange – vor allem bei großen Scheiben von zwei bis drei Quadratmetern können 15 bis 20 Minuten vergehen, eh sie vollständig abgedunkelt sind.

Organische Monomere sorgen für den Abdunkelungseffekt

Die Forscher am IAP setzen auf eine andere Technologie, um die Scheiben abzudunkeln. »Wir nutzen organische Monomere, die wir in ein speziell entwickeltes Gießharz mischen«, sagt Eberhardt. Wie beim bisherigen Verfahren nutzen die Forscher als Ausgangssubstrat zinnoxidbeschichtete Glasscheiben. Sie verzichten allerdings auf eine weitere Beschichtung. Stattdessen legen sie die Scheiben mit der Zinnoxidbeschichtung aufeinander, füllen das Gießharz samt den elektrochromen Molekülen in den entstehenden Hohlraum und härten das Harz über Hitze oder UV-Strahlung aus.

Nun legen die Wissenschaftler eine Gleichspannung an: Dies führt dazu, dass sich die Monomere auf einer der Elektroden zu einem elektrochromen Polymer verbinden. Bei einer deutlich geringeren Spannung lässt sich die Scheibe dann schalten. Der organische Farbgeber hat verschiedene Vorteile. Zum einen lassen sich durch die Wahl anderer Monomere künftig auch rote oder lila Scheiben verbauen. Zum anderen reagieren diese deutlich schneller. »Eine 1,2 Quadratmeter große Scheibe abzudunkeln, dauert nur etwa 20 bis 30 Sekunden. Klassische Wolframoxid-basierende elektrochrome Systeme würden dafür sicherlich zehn Minuten brauchen«, konkretisiert Eberhardt.

Sichere und stabile Scheiben

Auch die Stabilität der Scheiben spricht für das neue Verfahren. »Wir haben die Stabilität unserer elektrochromen Scheiben entsprechend geltender DIN-Normen testen lassen: Bereits ein Verbund aus zwei Scheiben reicht aus, um eine Überkopf-Verglasung oder begehbare Scheiben zu realisieren. Bisher brauchte man dazu einen Vielfach-Glas-Verbund«, so Eberhardt. Das heißt: Mit dem speziellen Gießharz lassen sich zum einen Materialkosten sparen, da man statt drei oder vier Scheiben nur zwei braucht, zum anderen kann man diese erstmalig auch elektrochrom schalten. Auch für den Schiffsbau sind die Gläser stabil genug. Einen Prototyp der elektrochromen Gießharz-Verglasung gibt es bereits, er schaltet momentan in der Farbe Blau. Im nächsten Schritt realisieren die Forscher andere Farben, etwa Rot.

Weitere Informationen:

https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2017/februar/selbstabdun...

Dr. rer. nat. Sandra Mehlhase | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Elbedome: Modernste VR-Technologie in Magdeburg
03.01.2019 | Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

nachricht Neue Methode für sichere Brücken
18.12.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Implantate aus Nanozellulose: Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken den biologisch abbaubaren Rohstoff nun mit zusätzlichen Fähigkeiten, um Implantate für Knorpelerkrankungen mittels 3-D-Druck fertigen zu können.

Alles beginnt mit einem Ohr. Empa-Forscher Michael Hausmann entfernt das Objekt in Form eines menschlichen Ohrs aus dem 3-D-Drucker und erklärt: «Nanocellulose...

Im Focus: Nanocellulose for novel implants: Ears from the 3D-printer

Cellulose obtained from wood has amazing material properties. Empa researchers are now equipping the biodegradable material with additional functionalities to produce implants for cartilage diseases using 3D printing.

It all starts with an ear. Empa researcher Michael Hausmann removes the object shaped like a human ear from the 3D printer and explains:

Im Focus: Roter Riesenvollmond in den Morgenstunden des 21. Januar

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg - Frühaufsteher sind diesmal im Vorteil: Wer am Morgen des 21. Januar 2019 vor 6:45 Uhr einen Blick an den Himmel wirft, kann eine totale Mondfinsternis bestaunen. Dann leuchtet der sonst so strahlende Vollmond zwischen den Sternbildern Zwillingen und Krebs glutrot.

Um das Finsternis-Spektakel in seiner gesamten Länge zu verfolgen, muss man allerdings sehr früh aus dem Bett: Kurz nach 4:30 Uhr beginnt der Mond sich langsam...

Im Focus: Atomarer Mechanismus der Supraschmierung aufgeklärt

Das Phänomen der sogenannten Supraschmierung ist bekannt, es war jedoch auf atomarer Ebene bislang nicht zu erklären: Wie entsteht die extrem niedrige Reibung beispielsweise in Lagern? Forscherinnen und Forscher der Fraunhofer-Institute IWM und IWS entschlüsselten gemeinsam einen universellen Mechanismus der Supraschmierung bei bestimmten diamantähnlichen Kohlenstoffschichten in Verbindung mit organischen Schmierstoffen. Auf dieser Wissensbasis ist es nun möglich, Designregeln für supraschmierende Schicht-Schmierstoff-Kombinationen zu formulieren. Die Ergebnisse präsentiert ein Artikel der Zeitschrift Nature Communications, Ausgabe 10.

Eine der wichtigsten Grundvoraussetzungen für nachhaltige und umweltfreundliche Mobilität ist, Reibung zu minimieren. Diesem wichtigen Vorhaben widmen sich...

Im Focus: Elucidating the Atomic Mechanism of Superlubricity

The phenomenon of so-called superlubricity is known, but so far the explanation at the atomic level has been missing: for example, how does extremely low friction occur in bearings? Researchers from the Fraunhofer Institutes IWM and IWS jointly deciphered a universal mechanism of superlubricity for certain diamond-like carbon layers in combination with organic lubricants. Based on this knowledge, it is now possible to formulate design rules for supra lubricating layer-lubricant combinations. The results are presented in an article in Nature Communications, volume 10.

One of the most important prerequisites for sustainable and environmentally friendly mobility is minimizing friction. Research and industry have been dedicated...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationaler Workshop "Anyonen in Vielteilchensystemen" am MPIPKS

16.01.2019 | Veranstaltungen

Tagung zu Antibiotikaresistenzen

15.01.2019 | Veranstaltungen

Lasersymposium Elektromobilität in Aachen

11.01.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Internationaler Workshop "Anyonen in Vielteilchensystemen" am MPIPKS

16.01.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Multiple Sklerose: Hilfe zur zellulären Selbsthilfe

15.01.2019 | Biowissenschaften Chemie

Tagung zu Antibiotikaresistenzen

15.01.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics