Mit Nanotech und Sonnenlicht für mehr Durchsicht

Skifahrerinnen, Brillentr?ger, Fotografinnen und Autofahrer kennen es: Kommt man aus der K?lte an einen Ort, an dem es feucht ist, kann die Brille, das Foto-Objektiv oder die Windschutzscheibe beschlagen. Forscher der ETH Z¨¹rich haben nun eine neue, durchsichtige Materialbeschichtung entwickelt, welche das Beschlagen sehr stark reduziert. Es handelt sich um eine nur wenige Nanometer d¨¹nne dauerhafte Beschichtung aus Gold-Nanopartikeln, welche in Titanoxid, ein nichtleitendes Material, eingebettet sind.

?Diese Beschichtung absorbiert den Infrarotanteil sowie einen geringen Teil des sichtbaren Sonnenlichts und wandelt beides in W?rme um?, erkl?rt Christopher Walker, Doktorand in der Gruppe von ETH-Professor Dimos Poulikakos und Erstautor der entsprechenden Studie. Dadurch heizt sich die Oberfl?che um bis zu 3 oder 4 Grad Celsius auf. Dieser Temperaturunterschied verhindert das Beschlagen.

Passive Heizung

Auch in Autos kommt man beschlagenen Scheiben mit W?rme bei. Man heizt die Windschutzscheibe mit der Fahrzeugheizung und die Heckscheibe mit darauf aufgebrachten Heizdr?hten. Im Unterscheid dazu funktioniert die neue Beschichtung der ETH-Forscher passiv. Man braucht keine andere Energiequelle als die Sonne, weshalb sich die Beschichtung auch f¨¹r tragbare Gegenst?nde wie Brillen gut eignet.

Das Spezielle an der neuen Oberfl?che: ?Normalerweise sind es dunkle Fl?chen, die Licht absorbieren und in W?rme umwandeln?, sagt Efstratios Mitridis, ebenfalls Doktorand in Poulikakos¡¯ Gruppe. ?Wir haben eine durchsichtige Fl?che geschaffen, welche dies ebenfalls kann.?

Besser als Antifog-Spray

Beim Beschlagen kondensieren winzige Wassertr?pfchen auf einer Oberfl?che, wenn entweder die Temperatur abrupt f?llt oder die Feuchtigkeit pl?tzlich zunimmt. Diese Tr?pfchen brechen einfallendes Licht in unterschiedliche Richtungen, was die Tr¨¹bung verursacht. Ausser mit W?rme kann man das Beschlagen auch verhindern, wenn man die Oberfl?che mit wasseranziehenden (hydrophilen) Verbindungen beschichtet. Diese sorgen daf¨¹r, dass das kondensierende Wasser statt Tr?pfchen einen gleichm?ssigen, d¨¹nnen Fl¨¹ssigkeitsfilm bildet. Antifog-Sprays f¨¹r Brillen nutzen in der Regel dieses Prinzip.

Tests haben nun gezeigt: Setzt man beschlagene Oberfl?chen Sonnenlicht aus, sind solche, die mit Gold-Nanopartikeln und Titanoxid beschichtet sind, viermal schneller vom Beschlag befreit, als solche, die mit herk?mmlichen Antifog-Substanzen beschichtet sind. ?Mit Sprays passiert es auch h?ufig, dass der Antifog-Film trocknet oder seine Verteilung ungleichm?ssig wird, womit er seine Wirkung einb¨¹sst?, sagt ETH-Doktorand Walker. ?Zudem ist eine dauerhafte Beschichtung wie unsere viel best?ndiger als die Behandlung mit einem Spray, welche man fast t?glich erneuern muss.?

Die ETH-Wissenschaftler m?chten nun die neue Methode zusammen mit einem Industriepartner zur Marktreife bringen. ?Unsere Ziele sind, die jetzt schon robuste Beschichtung weiter zu optimieren, so dass sie ¨¹ber Jahre best?ndig bleibt, sowie die Technologie vom Labormassstab an einen industriellen Massstab anzupassen?, sagt Walker. Die Bandbreite an m?glichen Anwendungen ist gross, darunter Autoscheiben und R¨¹ckspiegel oder Ski- und Taucherbrillen.