Beschlag auf Oberflächen entsteht, wenn entweder die Temperatur abrupt fällt oder die Feuchtigkeit plötzlich zunimmt. Die in Zürich entwickelte Beschichtung heizt Scheiben auf, um diesem Prozess entgegenzuwirken. Sie nutzt dabei ausschließlich Sonnenlicht als Energiequelle.
„Diese Beschichtung absorbiert den Infrarotanteil sowie einen geringen Teil des sichtbaren Sonnenlichts und wandelt beides in Wärme um“, erklärt Christopher Walker, Doktorand in der Gruppe von ETH-Professor Dimos Poulikakos und Erstautor der entsprechenden Studie. Dadurch heizt sich die Oberfläche um bis zu 3 oder 4 °C auf. Dieser Temperaturunterschied verhindert das Beschlagen.
Passive Heizung
Auch in Autos wird beschlagenen Scheiben mit Wärme entgegengewirkt. Das Fahrzeug heizt die Windschutzscheibe mit der Fahrzeugheizung und die Heckscheibe mit darauf aufgebrachten Heizdrähten. Im Unterschied dazu funktioniert die neue Beschichtung der ETH-Forscher passiv. Es braucht keine andere Energiequelle als die Sonne, weshalb sich die Beschichtung auch für tragbare Gegenstände wie Brillen gut eignet.
Das Spezielle an der neuen Oberfläche: „Normalerweise sind es dunkle Flächen, die Licht absorbieren und in Wärme umwandeln“, sagt Efstratios Mitridis, ebenfalls Doktorand in Poulikakos' Gruppe. „Wir haben eine durchsichtige Fläche geschaffen, welche dies ebenfalls kann.“
Besser als Antifog-Spray
Die winzigen Wassertröpfchen, die beim Beschlagen kondensieren, brechen einfallendes Licht in unterschiedliche Richtungen – das verursacht die bekannte Trübung. Außer mit Wärme lässt sich Beschlag ebenfalls verhindern, wenn die betroffene Oberfläche mit wasseranziehenden (hydrophilen) Verbindungen beschichtet wird. Diese sorgen dafür, dass das kondensierende Wasser statt Tröpfchen einen gleichmäßigen, dünnen Flüssigkeitsfilm bildet. Antifog-Sprays für Brillen nutzen in der Regel dieses Prinzip.
Tests haben nun gezeigt: Setzt man beschlagene Oberflächen Sonnenlicht aus, sind solche, die mit Gold-Nanopartikeln und Titanoxid beschichtet sind, viermal schneller vom Beschlag befreit als solche, die mit herkömmlichen Antifog-Substanzen beschichtet sind. „Mit Sprays passiert es auch häufig, dass der Antifog-Film trocknet oder seine Verteilung ungleichmäßig wird, womit er seine Wirkung einbüßt“, sagt Walker. „Zudem ist eine dauerhafte Beschichtung wie unsere viel beständiger als die Behandlung mit einem Spray, welche man fast täglich erneuern muss.“
Ziel sind mehrere Jahre Haltbarkeit
Die ETH-Wissenschaftler möchten nun die neue Methode zusammen mit einem Industriepartner zur Marktreife bringen. „Unsere Ziele sind, die jetzt schon robuste Beschichtung weiter zu optimieren, sodass sie über Jahre beständig bleibt, sowie die Technologie vom Labormaßstab an einen industriellen Maßstab anzupassen“, so Walker. Die Bandbreite an möglichen Anwendungen ist groß; Beispiele umfassen etwa Autoscheiben und Rückspiegel sowie Ski- und Taucherbrillen.
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