Ein Forschungsteam der chinesischen Zhejiang University hat ein selbstreinigendes Glas auf Basis wechselnder elektrischer Felder entwickelt, das unter anderem Staubpartikel von der Glasoberfläche entfernen kann. Nach Angaben der Wissenschaftler ist diese Methode prinzipiell für alle Glasflächen geeignet – also auch für Windschutzscheiben von Autos, Gewächshäusern und Glasoberflächen von Solarzellen. Die Herstellung sei im industriellen Maßstab preisgünstig zu realisieren.
Die Reinigung von Fenster- und allgemein Glasoberflächen wie etwa von Solarzellen erfordert einen großen Aufwand. Die regelmäßige Reinigung großer Glasflächen von Gebäuden ist teuer.
Die Selbstreinigungsmethode der chinesischen Forscher soll vergleichsweise einfach sein, wie die Wissenschaftler in der Studie "Coverable Self-Cleaning Glass via Abnormal Transport and Jump of Charged Particles" schreiben, die in Advanced Science erschienen ist. Der Ansatz sei besser als bestehende Selbstreinigungsmethoden, die unter trockenen, staubigen Bedingungen nicht gut genug funktionieren oder eine ständige Wartung benötigen.
Reinigungseffekt durch wechselnde elektrische Felder
Die Forscher fanden heraus, dass sich Schmutzpartikel auf Glasoberflächen, die wechselnden elektrischen Feldern ausgesetzt sind, lösen und abspringen können. Das trifft sowohl auf organische als auch anorganische Partikel zu. Allerdings hängt die Wirksamkeit der elektrischen Felder von der Feldstärke und der Partikelgröße ab.
Die Wissenschaftler untersuchten deshalb, wie diese Faktoren die Bewegung der Partikel beeinflussen. Daraus entwickelten sie ein Design eines transparenten, lediglich 0,62 mm dicken Glases, das sich innerhalb von wenigen Sekunden selbst reinigen kann. Etwa 98 Prozent der organischen und anorganischen Partikel können damit ohne Einsatz von Wasser, Reinigungsmittel oder chemischen Substanzen entfernt werden. Der Energieeinsatz zum Erzeugen der elektrischen Felder sei niedrig. Zudem müsse das System auch nicht gewartet werden, sodass insgesamt geringere Kosten anfallen als bei einer herkömmlichen Reinigung.
Die elektrischen Felder haben noch einen weiteren Effekt: Sie sorgen im eingeschalteten Zustand dafür, dass geladene Partikel in der Luft abgelenkt werden und sich nicht auf der Oberfläche absetzen können. Bis zu 90 Prozent weniger Staub kann sich auf einer Glasfläche absetzen, schreiben die Wissenschaftler. So können auch Glasflächen etwa von Solarzellen in Solarparks in staubigen Wüstengebieten wirksam vor Verunreinigung geschützt werden.
Das Glas selbst ist transparent und beeinflusst den Lichteinfall lediglich im Infrarotbereich. Die Durchlässigkeit sichtbaren Lichts sei nur marginal beeinträchtigt.
Die Herstellung im industriellen Maßstab des Glases sei preiswert zu realisieren, weil nur herkömmliche Materialien und Techniken verwendet werden. Dazu werden Elektroden in die Glasscheibe geätzt und mit einer dünnen Schutzfolie überzogen.
(olb)
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