Entwicklung von Beschichtungsmaterialien, die Fenster zu besseren Isolatoren machen könnten

Eine französisch-japanische Forschungskooperation hat Metall-Nanokompositbeschichtungen hergestellt, die die Isoliereigenschaften von Fenstergläsern verbessern. Die neue Beschichtung verhindert, dass ein erheblicher Teil der nahen Infrarot- (NIR) und ultravioletten Strahlen (UV) durchdringt, lässt aber gleichzeitig sichtbares Licht durch. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft und Technologie fortschrittlicher Materialien.

„Obwohl die Herstellung eines kommerziellen Produkts noch ein langer Weg ist, zeigte unsere Arbeit eine signifikante Verbesserung der UV- und NIR-Blockierungseigenschaften im Vergleich zu früheren Forschungen“, sagt der Festkörperchemiker Fabien Grasset, Forschungsdirektor am French National Centre for Scientific Forschung (CNRS).

„Gebäude machen einen großen Teil des weltweiten Energieverbrauchs aus“, erklärt Grasset, „wobei ein großer Teil des jährlichen Energieverbrauchs eines Standardgebäudes für Kühl- und/oder Heizsysteme aufgewendet wird, um die Innentemperatur auf einem angenehmen Niveau zu halten.“ Wissenschaftler suchen nach Möglichkeiten, Fensterglasbeschichtungen zu entwickeln, die den Eintritt von NIR-Strahlung blockieren können, sodass Gebäude und sogar Autos weniger Energie verbrauchen, um sie im Inneren kühl zu halten. Dies muss jedoch so erfolgen, dass noch sichtbares Licht eindringen kann. Im Idealfall würden auch schädliche UV-Strahlen blockiert.

Zu diesem Zweck hat die internationale französisch-japanische Forschungskooperation Nanokomposite auf Basis von Niob-Tantal-Clusterverbindungen hergestellt und deren Leistung analysiert, die Chlorid- oder Bromidionen enthalten.

Sie fanden heraus, dass Nanocluster auf Chloridbasis die beste Leistung in Bezug auf die Blockierung von NIR- und UV-Strahlen und den Durchlass von sichtbarem Licht lieferten. Die NIR- und UV-Blockierung durch die Nanocluster hing von ihrer Konzentration, Dispersion und ihrem Oxidationszustand ab. Durch die Abstimmung dieser Parameter konnte das Team die Nanocluster-Leistung verbessern.

Die Nanocluster wurden in einer Polyvinylpyrrolidon (PVP)-Matrix dispergiert, die dann auf Indium-Zinn-Oxid (ITO)-Glas aufgetragen wurde. Die Kombination erhöhte die Durchlässigkeit von sichtbarem Licht und reduzierte die von NIR- und UV-Strahlen im Vergleich zu früheren Untersuchungen. „Dies sind sehr vielversprechende Beschichtungsmaterialien, die die problematischsten NIR-Wellenlängen blockieren“, sagt Grasset.

„Wir haben eine lange Geschichte der japanisch-französischen Zusammenarbeit“, fährt er fort. „Wir waren bereits davon überzeugt, dass wir durch die Vermischung unserer unterschiedlichen Kulturen und Denkweisen stärker zusammenarbeiten. Das internationale LINK-Projekt hat diese Überzeugung bestärkt. Wir werden weiterhin unser Bestes geben, um weitere Fortschritte bei der Suche nach Lösungen für das Problem der globalen Erwärmung zu erzielen. “