Diese Technik macht klare Scheiben auf Knopfdruck undurchsichtig
Ein kurzer Knopfdruck und innerhalb kürzester Zeit verdunkelt sich die zuvor klare Glasscheibe. Amerikanische Chemiker melden, dass sie die Verdunklungstechnik für Gläser entscheidend verbessert haben – das Glas trübt sich deutlich schneller und wird dunkler, fast schwarz. Anwendungen gibt es viele.
Schon heute sind die Kabinenfenster der Boeing 787 mit elektrochromem Glas ausgestattet und können per Knopfdruck abgedunkelt werden. Das dauert allerdings mehrere Minuten. MIT-Wissenschaftler haben jetzt eine chemische Lösung gefunden, wie sich klarsichtiges Glas per Knopfdruck und ohne Strom sekundenschnell extrem verdunkeln lässt.
Foto: Boeing
Die Zukunft der Selbstverdunkelung von Glasscheiben liegt offenbar in den Händen der Chemiker. Ein Team von drei Wissenschaftlern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat einen Weg gefunden, wie sich Gläser per Knopfdruck abdunkeln und auch wieder durchsichtig machen lassen. Die Technik ist nicht vollkommen neu, aber jetzt funktioniert der Verdunklungsprozess wesentlich schneller und das Glas wird außerdem deutlich dunkler, beinahe schwarz. Das alles soll dabei helfen, Energiekosten zu sparen.
Elektrochemische Reaktion
Selbsttönende Brillengläser sind längst keine Neuigkeit mehr und vielfach im Einsatz. Aber was wäre, wenn man die Geschwindigkeit, mit der sich die Gläser in der Sonne tönen, entscheidend erhöhen, beziehungsweise selbst per Knopfdruck einstellen könnte? Außerdem reagieren solche Gläser nicht auf Helligkeit, sondern auf UV-Strahlung, das heißt im Kunstlicht funktioniert der Mechanismus nicht. Für diese Fälle werden zurzeit Gläser entwickelt, die ihre Transparenz in Sekundenschnelle ändern können und zwar per Knopfdruck.
Bestimmte Materialien ändern Farbe und Transparenz, wenn ein kleiner Strom durch sie hindurch fließt.
Quelle: MIT/Khalid Abdulaziz Kaabi, Dennis Sheberla
Das funktioniert elektrochemisch, denn bestimmte Materialien ändern Farbe und Transparenz, wenn ein kleiner Strom durch sie hindurch fließt. Der Prozess in der mikroskopisch dünnen Beschichtung lässt sich komplett umkehren und das sogenannte elektrochrome Glas wird wieder durchsichtig. Der MIT-Professor für Chemie Mircea Dincă und seine Studenten Khalid Al-Kaabi und Casey Wade haben es nun geschafft, den Verdunklungsprozess, der immer noch einige Minuten benötigt, deutlich zu beschleunigen.
Vor allem Ionen werden in ihrer Bewegung beschleunigt
Der Grund für diese relative Langsamkeit ist die Bewegung der Elektronen und Ionen. Insbesondere die Ionen, die für den Farbwechsel im Glas verantwortlich sind, bewegen sich eher langsam. Um deren Bewegung und damit die generelle Reaktionszeit zu beschleunigen, haben die Wissenschaftler ein poröses metall-organisches Gerüst eingebaut, das aus einem organischen Material und einem metallischen Salz besteht. Solche Materialien, so die Forscher, würden bereits seit 20 Jahren verwendet, um Gase innerhalb einer Struktur zu halten. Die Chemiker vom MIT aber haben sie nun das erste Mal aufgrund ihrer elektrischen und optischen Qualitäten verwendet und das Glas damit beschichtet.
Mit dem neuen Einsatz der bekannten Technik konnten die Wissenschaftler noch ein weiteres Problem lösen. Bisher war es schwierig bis unmöglich, das Glas von völlig transparent bis zu undurchsichtig schwarz zu verändern. Das scheint jetzt, zumindest im Labor, gelungen zu sein. Dafür wurden die zwei Komplementär-Farben grün und rot miteinander vermischt. Das Glas, von dem das MIT-Team nun einen kleinen Prototyp herstellen will, könnte also extrem schnell extrem dunkel werden, wobei zwischen dem An- und Abschalten keinerlei Strom benötigt wird, um die Glasscheibe im jeweiligen Zustand zu halten.
Anwendung zum Beispiel in Kabinenfenstern von Flugzeugen
Als Anwendung kommen nicht nur Brillengläser infrage. Die Forscher selbst nennen als Beispiel die Kabinenfenster einer Boeing 787, die auch jetzt schon mit elektrochromem Glas ausgestattet sind und per Knopfdruck abgedunkelt werden können. „Aber wenn man den Schalter umlegt, dauert es einige Minuten, bis die Fenster dunkel werden“, sagt Mircea Dincă. Das solle schneller sein, insbesondere wenn die Sonne sehr hell durch die Kabinenfenster scheint.
Auch seien größere Energieeinsparungen möglich, zum Beispiel in Gebäuden, die mit entsprechenden Fensterscheiben ausgestattet seien. Ein Knopfdruck genügt und schon könnte eine komplette Gebäudeseite abgedunkelt werden. Weitere Anwendungen sieht Dincă in kleinen Displays, die mit elektronischer Tinte funktionieren, so wie E-Books.
Stockholmer Forschern des KTH Royal Institute of Technology ist es gelungen, durchsichtiges Holz herzustellen.
Quelle: Peter Larsson/KTH
Forschern in Stockholm gelang das Kunststück, aus Holz transparente Platten herzustellen. Sie empfehlen das durchsichtige Holz als Abdeckung für Solarzellen, weil es nicht bricht wie echtes Glas.
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