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Glas ohne Blendung
Sind Sie es leid, dass Ihre Brille beschlägt, wenn Sie sich an einem heißen Tag aus einem klimatisierten Gebäude wagen? MIT-Forscher glauben, die Lösung gefunden zu haben – eine Möglichkeit, die meisten Beschlagen, Blendungen und sogar Schmutz von glasigen Oberflächen zu entfernen.
Das neue Multifunktionsglas hat eine nanostrukturierte Oberfläche mit einer Reihe winziger konischer Unebenheiten, die ihm helfen, Schmutz, Beschlagen, Blendung und Wassertröpfchen zu widerstehen, sagen die Forscher.
Letztendlich hoffen sie, dass es mit einem kostengünstigen Herstellungsverfahren hergestellt werden kann, das nicht nur auf Brillen und andere optische Geräte wie Mikroskope und Kameras, sondern auch auf Sonnenkollektoren, Autowindschutzscheiben, Bildschirme von Smartphones und Fernsehern und sogar angewendet werden könnte Fenster in Gebäuden.
Die Technologie, die aus der Forschung der Doktoranden Kyoo-Chul Park und Hyungryul Choi unter der Leitung der Maschinenbauprofessoren George Barbastathis und Gareth McKinley und des Chemieingenieursprofessors Robert Cohen stammt, wurde Anfang dieses Jahres in . beschrieben ACS Nano .
Photovoltaik-Module können viel von ihrer Effizienz verlieren, wenn sich Staub und Schmutz auf ihren Oberflächen ansammeln. Aber eine Schicht des selbstreinigenden Glases könnte helfen, dieses Problem zu vermeiden, sagt Park. Die entspiegelte Qualität des Glases würde die Effizienz der Panels weiter steigern.
Der Schlüssel ist ein Oberflächenmuster, das aus nanoskaligen Zapfen besteht, die fünfmal so hoch wie breit sind und mit einer hydrophoben Substanz beschichtet sind. Die Größe und der Abstand der Kegel tragen dazu bei, dass Wassertropfen abprallen, und die nahezu vertikalen Oberflächen lassen das Licht durch, anstatt es zu reflektieren. Diese Merkmale werden mit einem neuen, zum Patent angemeldeten Verfahren mit Techniken hergestellt, die aus der Halbleiterindustrie übernommen wurden.
Die Forscher beginnen damit, Glas mit mehreren dünnen Schichten zu beschichten, einschließlich einer Photoresistschicht (ein Material, das mit einer chemischen Lösung weggeätzt werden kann, aber dort, wo es nicht dem Licht ausgesetzt wurde, dem Ätzen widersteht). Das beschichtete Glas wird dann in einem Gittermuster beleuchtet, wodurch die Photoresistschicht weggeätzt werden kann, wobei kreisförmige Säulen in den Zwischenräumen zwischen den Gitterlinien zurückbleiben. Aufeinanderfolgende Radierungen erodieren diese Säulen allmählich in konische Formen.
Letztendlich könnten Glas- oder transparente Polymerfolien mit solchen Oberflächenmerkmalen hergestellt werden, indem sie einfach durch ein Paar strukturierter Walzen geführt werden, während sie noch teilweise geschmolzen sind; der Prozess würde die Herstellungskosten kaum erhöhen, sagt das Team.
Die Forscher ließen sich von der Natur inspirieren, wo strukturierte Oberflächen von Lotusblättern bis hin zu Panzern von Wüstenkäfern oft mehrere Zwecke erfüllen. Obwohl die Anordnungen der spitzen Zapfen bei mikroskopischer Betrachtung zerbrechlich erscheinen, sollten sie laut den Forschern gegen eine Vielzahl von Kräften resistent sein, vom Aufprall durch Regentropfen in einem starken Regenguss bis hin zum direkten Stoßen mit einem Finger. Um zu zeigen, wie gut sich die Oberflächen im praktischen Einsatz über die Zeit halten, sind jedoch weitere Tests erforderlich.