Ein neues Verfahren blockiert die Hitzestrahlen durchs Fenster und leitet Energie weiter.

Eine einfache Methode zur Herstellung von Klarlacken, die Wärme blockieren und Strom leiten können, könnte zu einer echten Alternative für Klimageräte werden. Die von Forschern der RMIT University in Melbourne, Australien, entwickelten Aufsprühbeschichtungen sind ultradünn, kostengünstig und konkurrieren mit der Leistung der aktuellen Industriestandards für transparente Elektroden. Die Fenster lassen Licht durch, weisen Hitze ab und halten die Wärme im Inneren.

Eine transparente Elektrode kombiniert die besten Eigenschaften von Glas und Metallen in einer einzigen Komponente und ist eine hochleitfähige, klare Beschichtung, die sichtbares Licht durchlässt. Die Beschichtungen – Schlüsselkomponenten von Technologien wie Smart Windows, Touchscreen-Displays, LED-Beleuchtung und Sonnenkollektoren – werden derzeit in zeitaufwändigen Prozessen hergestellt, die auf teuren Rohstoffen beruhen. Die neue Sprühmethode ist schnell, skalierbar und basiert auf billigeren Materialien, die leicht verfügbar sind. Das Verfahren könnte die Herstellung von intelligenten Fenstern vereinfachen, die sowohl energiesparend als auch dimmbar sein können, sowie von Glas mit niedrigem Emissionsvermögen, bei dem eine herkömmliche Glasscheibe mit einer speziellen Schicht beschichtet ist, um ultraviolettes und infrarotes Licht zu minimieren.

Der Standardansatz zur Herstellung transparenter Elektroden basiert auf Indium, einem seltenen und teuren Element, und Vakuumabscheidungsverfahren, die sperrig, langsam und kostspielig sind. Dies macht transparente Elektroden zu einem Hauptkostenfaktor bei der Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. In der neuen Studie wird das weitaus billigere Material Zinnoxid verwendet, das mit einer speziellen Kombination von Chemikalien versetzt wurde, um die Leitfähigkeit und Transparenz zu verbessern. Die ultradünnen transparenten Beschichtungen, die über 100-mal dünner als ein menschliches Haar sind, lassen nur sichtbares Licht durch und blockieren gleichzeitig schädliches UV-Licht und Wärme in Form von Infrarotstrahlung.

Die Wissenschaftler verwendeten ein Verfahren namens Ultraschall-Sprühpyrolyse, um glatte, gleichmäßige Beschichtungen von hoher optischer und elektrischer Qualität herzustellen. Dabei wird eine Lösung vernebelt, um einen feinen Sprühnebel zu erzeugen, die ultrakleinen und gleichmäßig großen Tröpfchen bildet. Diese Lösung wird auf eine erhitzte Trägerschicht wie Glas gesprüht. Wenn die Lösung auf die heiße Schicht trifft, wird eine chemische Reaktion ausgelöst, die die Lösung in einen festen Rückstand zersetzt, der als ultradünne Beschichtung abgeschieden wird. Alle Nebenprodukte der Reaktion werden als Dämpfe eliminiert, wobei eine reine Beschichtung mit der gewünschten Zusammensetzung zurückbleibt. Dieses Verfahren ist nicht nur kostengünstig, sondern senkt auch den Energieverbrauch.


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