Scheiben durch Metall-Ionen tönen

Fenster, die ihre Lichtdurchlässigkeit und Farbe je nach Sonneneinstrahlung verändern, wären ein Segen für jeden Hausbesitzer: Im Sommer würden sie die Wärmestrahlung von draußen abhalten und im Winter den Wärmeverlust aus geheizten Räumen verringern. An der Realisierung dieser Idee arbeiten derzeit Forscher der Universität Würzburg. Das Geheimnis: Eine neuartige Metallbeschichtung, durch die sich Scheiben tönen.

Die neue Art, Scheiben zu tönen: „Smart Windows“

Farbwechselnde Verglasungen, sind – wie Autorückspiegel und Brillengläser beweisen – industriell bereits herstellbar. Der Aufbau dieser Produkte ist aber kompliziert, die Fertigung aufwändig und teuer. Zudem funktioniere die Technik für großflächige Verglasungen bis heute nicht einwandfrei: Die Scheiben werden schnell trübe oder fleckig – eine Folge ihres komplizierten Aufbaus aus mindestens fünf unterschiedlichen Materialschichten.

Mit neuartigen Materialien – Metallo-Polyelektrolyten (MEPE) – wollen Wissenschaftler das System nun vereinfachen, verbessern und die Fertigungskosten erheblich senken. Ihr Ziel heißt „Smart Windows“: Scheiben elektrisch tönen.

Es genügen zwei Glasscheiben, bei denen die einander zugewandten Seiten mit einer dünnen, transparenten Elektrode bedeckt sind. Darauf wird eine hauchfeine Schicht aus Metallo-Polyelektrolyten aufgebracht. Das geht verhältnismäßig simpel durch Eintauchen in eine wässrige MEPE-Lösung. Die Scheiben werden dann aufeinandergelegt und die dazwischen befindliche, störende Luftschicht durch das Einfüllen eines sirupartigen, neutralen Materials verdrängt. Zum Schluss wird das System abgedichtet.

Scheiben in verschiedenen Farben tönen

Metallo-Polyelektrolyte bestehen aus langen Molekülketten, in denen einzelne organische Bausteine, so genannte Terpyridine, durch Metall-Ionen miteinander verknüpft werden. Sie sind für die Farbe des Materials verantwortlich und lassen sich elektrisch beeinflussen, indem man sie über Elektroden mit niedrigen Spannungen von 1 bis 1,5 Volt schaltet.

Dank dieser Materialeigenschaft ist nicht bloß die Grundfarbe der Verglasung variabel, in einem Fenster können verschiedene Metall-Ionen eingesetzt und gleich mehrere Farben durchgeschaltet werden. Von dieser Methode, Scheiben zu tönen, würden unter anderem Firmen profitieren, die auf den Glasflächen ihres Gebäudes Werbebotschaften transportieren wollen.

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