Wissen Nie mehr beschlagene Brillengläser

Vor allem im Winter sind beschlagene Brillengläser ein häufiges Übel.
Vor allem im Winter sind beschlagene Brillengläser ein häufiges Übel.

Eine neue Gold-Nanobeschichtung hat die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) entwickelt. Diese heizt Brillengläser mit Sonnenlicht auf, sodass diese nicht mehr beschlagen.

Mit einer hauchdünn transparenten Beschichtung aus Gold, die Sonnenlicht in Wärme umwandeln kann, will die Eidgenössisch Technische Hochschule Zürich (ETH) Brillenträgern und Autofahrern den Alltag erleichtern. Das Beschlagen der Gläser werde dadurch verhindert. Genutzt werde eine technisch einfache Beschichtungsmethode, die in der Industrie weit verbreitet sei. Dabei würden in einem Reinraum im Vakuum kleinste Mengen Gold auf die Oberfläche aufgedampft. Die ETH Zürich hat die Beschichtung zum Patent angemeldet.

Speziell an der neuen Beschichtung sei, dass sie die Sonnenstrahlung selektiv absorbiere. Die Energie des Sonnenlichts stecke zur Hälfte in der Infrarotstrahlung und zur anderen Hälfte im sichtbaren Licht beziehungsweise der UV-Strahlung. „Unsere Beschichtung absorbiert einen großen Teil der Infrarotstrahlung und heizt sich dadurch auf – um bis zu acht Grad Celsius“, erklärt Iwan Hächler (ETH). Strahlung im sichtbaren Bereich hingegen lasse sie durch. Dies sei der Grund, warum die Beschichtung transparent sei.

Luftfeuchtigkeit kondensiert an der Oberfläche nicht mehr

Die neue Beschichtung nutze einen anderen Ansatz als konventionelle Antibeschlagmethoden: Bisher würden Oberflächen oft mit wasseranziehenden (hydrophilen) Molekülen beschichtet. Dadurch verteile sich kondensiertes Wasser gleichmäßig auf der Oberfläche. Antibeschlagssprays funktionierten so. „Die neue Methode hingegen heizt die Oberfläche auf und verhindert so, dass Luftfeuchtigkeit an der Oberfläche kondensiert“, so Hächler. Heckscheibenheizungen im Auto funktionierten nach dem gleichen Prinzip. Das Heizen mit Strom sei allerdings ineffizient. Im Gegensatz dazu heize die neue Beschichtung allerdings passiv und benötige bei Sonnenschein keine zusätzliche Energie.

Die ETH-Teams arbeiten nach eigenen Angaben seit mehreren Jahren an Oberflächenbeschichtungen, die sich passiv erwärmen. Eine erste Forschungsarbeit zu einer Goldbeschichtung, die das Beschlagen transparenter Oberflächen verhindert, veröffentlichten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor drei Jahren. Die nun präsentierte Beschichtung habe gegenüber der ersten mehrere Vorteile: „Sie ist aus weniger Schichten aufgebaut und deutlich dünner. Dadurch ist sie transparenter sowie biegsam. Außerdem ist sie effizienter und transparenter, weil sie selektiv Infrarot absorbiert“, erläutern die Züricher Entwickler.

Gold-Beschichtung ist nur zehn Nanometer dünn

Gold sei zwar teuer. Allerdings werde davon so wenig benötigt, dass die Materialkosten trotzdem gering seien. Die Beschichtung sei nach dem Sandwich-Prinzip aufgebaut. Kleinste und extrem dünne Cluster aus Gold befänden sich zwischen zwei Schichten aus Titandioxid, einem elektrisch isolierenden Material. Diese beiden Schichten erhöhten infolge ihrer Lichtbrechungseigenschaften die Wirksamkeit der Wärmegewinnung. Zudem diene die obere Titandioxid-Schicht wie ein Lack dem Schutz der Goldschicht vor Abrieb. Die ganze Sandwich-Beschichtung sei bloß zehn Nanometer dünn. Zum Vergleich: Blattgold sei zwölfmal dicker.

Die einzelnen Gold-Cluster berührten sich seitlich geringfügig. Dadurch sei die Goldschicht elektrisch leitend. „Ohne Sonnenlicht wäre es somit möglich, die Beschichtung dennoch mit Strom zu heizen“, betont Iwan Hächler. Die Forschenden wollen unter anderem noch untersuchen, ob sich andere Metalle ebenso gut eignen wie Gold.

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