Nanokristalle : Fenster halten per Knopfdruck die Wärme draußen

Wer die Sommerhitze aussperren will, muss nicht im Dunkeln sitzen. Im Glas eingebettete Nanokristalle können Wärmestrahlung blockieren und trotzdem Licht durchs Fenster lassen.

Strahlungsfilter. Die Durchlässigkeit des Glases für Sonnenlicht lässt sich selektiv steuern.
Strahlungsfilter. Die Durchlässigkeit des Glases für Sonnenlicht lässt sich selektiv steuern.Foto: Llordés/Lawrence Berkeley National Lab

Gerade im Sommer wünscht man sich Fenster, die zwar hell sind, aber nicht die Hitze ins Gebäude lassen. Den Prototypen solcher Scheiben präsentieren jetzt US-Forscher im Fachblatt „Nature“. Per Knopfdruck lässt sich die Wärmestrahlung blockieren, ohne dass es im Raum dunkler wird. Die selektive Abschirmung gelingt mit Nanokristallen, die in das Glas eingebettet sind. Das Potenzial schaltbarer elektrochromer Fenster etwa für gläserne Büropaläste sei groß, denn auf Wunsch blockierte Wärmestrahlung könne den Energiebedarf für Klimaanlagen senken, sagt Delia Milliron vom Lawrence Berkeley National Laboratory.

Für die schaltbare Beschichtung, die sich auf herkömmliche Fenster auftragen lässt, nutzten die Forscher winzige Kristalle aus Indiumzinnoxid. Verteilt in einer Lösung lagerten sie diese Nanokristalle in eine Matrix aus einem Nioboxid-Glas. Aufgeheizt auf 400 Grad Celsius entstand so das elektrisch schaltbare Material mit seinen überraschenden Vorteilen. Abhängig von einer angelegten Spannung ordneten sich die Nanokristalle und das Nioboxid über die Wanderung der enthaltenen Metallionen zu Strukturen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften zusammen.

Bei einer elektrischen Spannung von 4 Volt ließ diese Beschichtung das komplette Spektrum des Sonnenlichts durch, einschließlich der Wärmestrahlung. Reduziert auf 2,3 Volt dagegen wurde die Wärmestrahlung selektiv blockiert, aber nicht der sichtbare Anteil des Lichts. Erst ab 1,5 Volt verdunkelte sich das Material und absorbierte auch große Teile des sichtbaren Lichtspektrums. Diese Änderung wurde mehrere tausend Mal ausgeführt, ohne dass sich die optischen Eigenschaften nennenswert änderten. wsa

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