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IAP-Forscher entwickeln farbige elektrochrome Gläser

Fenster, Bau & Sanierung

Bislang gibt es elektrochrome Gläser nur in der Farbe Blau. Mit einem neuen Verfahren lassen sich erstmalig auch andersfarbige Scheiben herstellen. Zudem schalten sie etwa zehnmal schneller als bisherige Modelle.

Die organischen Monomere werden in ein spezielles Gießharz gemischt und verfärben das elektrochrome Glas bei Anlegen einer Gleichspannung blau, lila oder rot. (Foto Fraunhofer IAP)

Die organischen Monomere werden in ein spezielles Gießharz gemischt und verfärben das elektrochrome Glas bei Anlegen einer Gleichspannung blau, lila oder rot. (Foto Fraunhofer IAP)

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm haben gemeinsam mit der TILSE FORMGLAS GmbH eine neue Herstellungsmethode für elektrochrome Glasscheiben entwickelt. Mit dem neuen Verfahren können zum einen Glasscheiben mit einer großen Farbvielfalt hergestellt und zum anderen deutlich schnellere Schaltzeiten erreicht werden.

Normale elektrochrome Scheiben schalten in 15 bis 20 Minuten

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 verhältnismäßig lange. Insbesondere bei sehr großen Scheiben von zwei bis drei Quadratmetern kann der Elektrochromismus 15 bis 20 Minuten dauern.

Organische Monomere beschleunigen den Abdunkelungseffekt

Die Forscher am IAP setzten daher auf eine andere Technologie, um die Scheiben abzudunkeln. Sie nutzen organische Monomere, die in ein speziell entwickeltes Gießharz gemischt wurden. 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.

Dann legten die IAP-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 blaue, lila oder rote Scheiben verbauen. Zum anderen reagieren diese deutlich schneller: Eine 1,2 Quadratmeter große Scheibe abzudunkeln, dauert so nur noch etwa 20 bis 30 Sekunden. Klassische Wolframoxid-basierende elektrochrome Systeme brauchen dafür rund zehn Minuten.

Gießharz-Verfahren ermöglicht Überkopf-Verglasung oder begehbare Scheiben

Auch die Stabilität der elektrochromen Scheiben spricht für das neue Verfahren. Die Stabilität der neuen Scheiben entspricht geltender DIN-Normen. 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.

Das bedeutet, dass sich mit dem speziellen Gießharz zum einen Materialkosten sparen lassen, 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 wollen die Forscher andere Farben wie etwa Rot realisieren.

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"IAP-Forscher entwickeln farbige elektrochrome Gläser" wurde am 01.02.2017 verfasst