Neuartige Beschichtungen reflektieren die Wärme der Sonne
Zunehmende Kohlenstoffspiegel sind mit steigenden Temperaturen in städtischen Gebieten stark miteinander verflochten. Aber Kohlenstoff ist nicht der einzige Übeltäter. Menschliche Aktivitäten und die Gebäudeinfrastruktur sind gleichermaßen oder sogar stärker für die Wärmeerzeugung verantwortlich. Das Solarreflexionsvermögen bezeichnet die Menge der Infrarot (IR)-Strahlung, die von einer Oberfläche reflektiert wird. Ein hohes Sonnenreflexionsvermögen bedeutet höhere Lichtreflexionswerte und damit eine bessere Reflexion der Sonnenwärme. Forscher des EU-geförderten Projekts SPIRCAM (Towards solution-processable near-IR and IR reflective coatings and mirrors for improved heat and light management) entwickelten neue Beschichtungen und photonische Strukturen, die eine bessere Kontrolle über das Licht und eine deutliche Reduzierung der Solarwärmeabsorption bieten, die sich auf Temperaturänderungen in Städten auswirkt. Die Projektmitglieder entwickelten neuartige Beschichtungen und Spiegel auf Basis von organisch-anorganischen Hybridstrukturen, die das Wärme- und Lichtmanagement verbessern. Dies ist zurückzuführen auf ihre hervorragende solare Reflexion, ihre hohe Transparenz in den ultravioletten und sichtbaren Teilen des Spektrums und ihren abstimmbaren Brechungsindex. Die Hybridmaterialien bestanden aus einem wasserlöslichen Polymer, PVP, und einem anorganischen Übergangsmetalloxid (ZnO). Diese Struktur kann die Reflexion von Licht in elektronischen Kunststoffgeräten oder die Solarreflexion durch gewerblich genutzte Gebäude verbessern. Danach wählten die Forscher einen einfachen, aber neuartigen Ansatz, um photonische Strukturen in die neu entwickelte Hybridschicht einzuführen. Durch verstärkte Mikroformtechniken konnten sie erfolgreich photonische Strukturen auf die Oberfläche des Hybridfilms prägen. Diese mikrogemusterten Oberflächen - mit einer periodischen oder einer zufälligen Struktur - konnten Licht in verschiedenen Wellenlängen effizient streuen und beugen. Die eingeprägten Merkmale unterschieden sich in Größe und Form, um die Vielseitigkeit des Verfahrens zu demonstrieren. Das Verändern der Oberflächenstruktur des Hybrids ermöglicht es, die Beugungswellenlänge entsprechend der Anforderungen jeder optoelektronischen Einrichtung anzupassen. Zum Schluss verwendeten die Forscher kommerziell erhältliche elektrochrome Polymere und ionische Flüssigkeiten, um die optische Reaktion in den photonischen Strukturen zu steuern. Deutliche Fortschritte wurden auch erreicht bei der Herstellung von Zweischichtstrukturen aus PVP-ZnO und elektrochromen Polymeren, um die optische Reaktion zu untersuchen. Die von SPIRCAM neu entwickelten Hybride ebnen den Weg für die Entwicklung innovativer Beschichtungen, die die Wärme der Sonne reflektieren.
Schlüsselbegriffe
Beschichtungen, Lichtreflexion, städtische Wärmeinsel, SPIRCAM, Wärme und Lichtmanagement
