Forscher entwickeln Fenster, das zwischen transparent und undurchsichtig wechselt

19. März 2016, 16:25
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Umschalten ist jetzt in weniger als einer Sekunde möglich. Die Produktion dieser Nanodraht-Methode wäre günstiger als bisherige Techniken

Die Zukunft sieht rosig aus für Gardinenhasser: Schon seit den 90er Jahren wird an Materialien geforscht, deren Zustand sich von durchsichtig auf undurchschaubar und zurück ändern lässt. Mittlerweile rücken immer mehr Möglichkeiten, sogenanntes "intelligentes Glas" herzustellen, nah an die industrielle und halbwegs günstige Umsetzbarkeit.

David Clarke und Samuel Shian von der Universität Harvard haben eine Technik entwickelt, mit der die Transparenz eines Fensters schnell änderbar ist. Ihre Scheibe besteht aus einer Glas- oder Plastikplatte, die zwischen transparenten Elastomerlagen eingebettet ist. Die Elastomere sind mit einer Beschichtung aus Silber-Nanodrähten überzogen, die einzeln und lose verteilt zu klein sind, um die Scheibe undurchsichtig zu machen.

Wie ein gefrorener Teich

Legt man jedoch Spannung an, bewegen sich die Nanodrähte aufeinander zu, deformieren das weiche Elastomer ungleichmäßig und sorgen so dafür, dass die Oberfläche rauer wird und das Licht streut. Die Folge ist je nach Größe der Spannung ein nur leicht milchiges bis undurchsichtiges Fenster – innerhalb von weniger als einer Sekunde, wie die Forscher im Fachmagazin "Optics Letters" schreiben.

Shian vergleicht das Prinzip mit einem zugefrorenen Teich: "Wenn die gefrorene Oberfläche glatt ist, kann man durch das Eis hindurchsehen. Aber wenn das Eis stark zerkratzt ist, kann man nicht durchschauen."

david clarke / harvard seas
Legofiguren freuen sich darüber, per Knopfdruck stilvoll hinter Milchglas vor ihren neugierigen Nachbarn verschwinden zu können.

Die wohl bekanntesten "intelligenten Verglasungen" bestehen aus Flüssigkristallen (abgekürzt LC oder PDLC für Polymer-zerstreute Flüssigkristalle). Die Kristalle sind im Normalzustand zufällig ausgerichtet und streuen damit das Licht. Wenn Spannung angelegt wird, ordnen sie sich gleichförmig im elektrischen Feld, was das Material durchsichtig macht. Es wird unter anderem in Luxuswägen und als Abtrennung des Führerstandes in manchen ICE-Zügen eingebaut. Ein weiteres Verfahren funktioniert durch Elektrochromie: Optisch aktive Materialien wie Wolframoxid sind in Elektrodenschichten enthalten und verändern bei angelegter Spannung ihre Oxidationszustand und gleichzeitig ihre Farbe. Wolframoxidfenster haben entsprechend auch eine bläuliche Tönung.

Großflächige Anwendung möglich

"Weil unsere Methode ein physikalisches Phänomen ist und weniger auf einer chemischen Reaktion beruht, ist es ein einfacherer und potenziell günstigerer Weg, kommerziell abstimmbare Fenster zu produzieren", sagt Clarke. Die von ihm mitentwickelte Nanodrahtschicht kann relativ einfach auf das Elastomer gesprüht werden, was auch eine großflächige Anwendung bei speziellen Architekturprojekten möglich macht. Dagegen sind Verfahren mit Nanokristallen und metallischen Strukturen eher teuer und mühsam – das Material muss teilweise Molekül für Molekül auf die Fläche aufgebracht werden. Ein weiterer Vorteil der neuen Methode: Das Glas ist farblos.

Während die Uni Harvard bereits ein Patent für die Technologie angemeldet und mit potenziellen Lizenznehmern in der Glasindustrie Kontakt aufgenommen hat, ist der nächste Schritt für die Wissenschafter die Optimierung ihrer Idee: Sie arbeiten an einer dünneren Elastomerschicht, sodass die Spannung, die für die Undurchsichtigkeit angelegt werden muss, niedriger wird. (sic, 19.3.2016)

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