Thermochrome und thermotrope Schichten

Thermochrome Schichten wechseln die Farbe, wenn ihre Temperatur einen bestimmten Wert iibersteigt. Fur Verglasungen wird zurzeit dem Vanadiumpentoxid V2O5 das groBte Potential zugemessen. In diinnen Schichten auf das Glas aufgetragen, andert das У205 bei 68°C seine optischen Eigenschaften (von gelb nach grim; je nach Herstellungsverfahren sind auch andere Farbwechsel bekannt!). Erwiinscht ist allerdings weniger eine temperatur – abhangige Verfarbung im sichtbaren Bereich. Vielmehr wiinscht man sich die Veranderung der optischen Eigenschaften im IR-Bereich, so dass Warmestrahlung je nach Schaltzustand der Scheibe durchgelassen wird – oder eben nicht. Entwicklungsstand: LabormaBstab. Thermotrope Glaser gehen mit steigender Temperatur (selbstandig) von einem klaren, lichtdurchlassigen in einen opaken, lichtstreuenden, weiB eingetriibten Zustand liber. Bei den eingesetzten Substanzen handelt es sich um Zweikomponentensysteme wie Kunststoff – KunststofF (Polymerblend)- oder Kunstoff-Wasser (Hydrogel)-Kombinationen. Bei niedri – ger Temperatur liegt das System homogen und klar vor. Steigt die Temperatur an, kommt es zur Zusammenballung der Polymere. Durch diese,,Entmischung“ stellt sich eine erhohte Lichtstreuung und eine diffuse Reflektion ein. Der Vorgang ist reversibel. Nachteile: nicht steuerbar, ungleichmaBige Eintrubung, langsame Reaktion.

Bis heute ist ein Durchbruch fiir eine breite kommerzielle Anwendung schaltbarer Glaser ("Smart Windows") sowohl aus Kostengriinden als auch aus technischen Griinden noch nicht absehbar.

Marktreif ist inzwischen die Entwicklung von Antireflexschichten fur Flachglas, deren Aufgabe es ist, den Licht-Transmissionsgrad zu erhohen. Die Antireflexeigenschaften be – ruhen auf einer nanoporosen Interferenzschicht aus Si02 oder Siliciumnitrid (SiNx), die auf beiden Seiten des Glases aufgebracht wird. Die Reflektionsverluste, die ublicherweise bei 8% liegen, konnen bis auf etwa 2% verringert werden. Anwendungsfelder sind Photovol – taik-Module, groBflachige Glasfassaden und Gewachshauser.

Obwohl noch einige weitere Beispiele fur die Anwendung nanotechnologischer Innovatio – nen in Architektur und Bauwesen zu nennen waren, z. B. mit Nanopartikeln modifizierte Fliesenkleber, Nanocoating von Keramik und Holz sowie neue Flammschutzmittel mit opti – miertem Eigenschaftsprofil, erscheinen mir die vorstehend beschriebenen Anwendungsfel­der als besonders reprasentativ und zukunftsweisend.

l. (6-64) anzuwenden.

[1] Aus Griinden der Elektroneutralitat soil im Gleichgewicht gelten: c(H30+) = c(A~). Da – bei werden die aus der Autoprotolyse des Wassers herruhrenden 10"7 mol/1 H30+ ver – nachlassigt.

• Die Gleichgewichtskonzentration c(HA) wird der Ausgangskonzentration cG(S) gleichgesetzt. Dabei vemachlassigt man den geringen Anteil an protolysierter Saure.

[2] Eine gesattigte Calciumhydroxidlosung (Kalkwasser) enthalt l,26g Ca(OH)2 pro Liter Wasser gelost. Berechnen Sie den pH-Wert der Losung!

Nach Gl. (1-11) ist die Stoffmengenkonzentration der Losung

n m 1,26g, ,,

V M V 74,1 g /mol 11

c(OH~) = 2 • c = 3,4 • 10“2 mol/l, pOH = – lg (3,4 • 10“2) /mol Г1 = 1,47 ; pH = 12,53 .

[3] Durch die Alithydratation bildet sich eine dichte Hulle aus nadelformigen C-S-H-Pha­sen um das Klinkerkom. In der Regel wachsen die C-S-H-Phasen nur in Richtung des Porenraumes. Dies bewirkt nach einigen Stunden ein Verwachsen der einzelnen ,,Hydratationssaume“ (Abb. 9.17b), wobei eine stabile Matrix entsteht. Die Faserspitzen verzahnen sich allmahlich ineinander,,reifiverschlussartig“. Das erklart den hohen Bei – trag der silicatischen Hydratphasen zur Festigkeitsentwicklung des Zementsteins.

[4] Aus dem Sulfattrager und Kaliumionen bildet sich voriibergehend die Mineralphase Syngenit (K2S04 • CaS04 • H20). Ursache fur eine hohe Konzentration an K+ in der Po­renlosung sind die wahrend der Klinkerkiihlung auf der Oberflache auskristallisierenden

[5] Polycarboxylate (PC). 1986 brachte die japanische Fa. Nippon Shokubei Methacrylsau- reester-basierte Polycarboxylate auf den Markt. Dabei handelte es sich um Copolymere aus der ungesattigten Methacrylsaure und Methacrylsaureestem (Polyethylenglycolester der Methacrylsaure, Abb. 9.28). Die zahlreichen Carboxylgruppen (-COOH) der Hauptkette

hohe Ladungsdichte

• SCV-Gruppen als Ladungstrager

• kurzkettig, teilweise oligomer

[7] relative Molmasse: 500 – 20.000

Abbildung 9.29 Vergleich zwischen polykondensat – und polycarboxylat-basierten FlieBmitteln (nach: [BC 14]).

Mischungen mit PCE mit langen Seitenketten zeigen dagegen ein friihes Ansteifen. Die langen Seitenketten bewirken eine in den Raum hinein wirkende Abschirmung. Damit ist die Belegung der Zementoberflachen durch die FlieBmittelmolekule weniger dicht. Die Hydratation kann weitgehend ungestort ablaufen, was sich in einer sehr geringen verzo – gernden Wirkung dieser FlieBmittel und einer hohen Friihfestigkeit des Betons manifes – tiert. Da die PCE-Molekule dieses Typs weniger freie (postive) Positionen am Zementkom belegen, beginnt die Bildung der nadeligen Hydratationsprodukte unmittelbar. Deshalb weisen diese PCE nur eine geringe Konsistenzhaltung auf. Durch das allmahliche Ver – wachsen der kristallinen Hydratationsprodukte kommt es zu einem raschen Festigkeitsan – stieg. All dies sind gute Voraussetzungen fur den Einsatz im Betonfertigteilbereich.

[8] physikalische Einflusse Warme, Temperaturwechsel, Strahlung (insbes. UV-Strah-

lung), Frost bzw. Frost-Tau-Wechsel, flieBendes Wasser, Wind – und Staubbelastung

[9] Chemolithotrophe Bakterien, die reduzierte anorganische Verbindungen (NFL|+ und N02~, H2S/Sulfid, elementarer Schwefel und Thiosulfat, sowie Eisen(II)-Ionen) als Ener – giequelle und Elektronendonatoren benutzen. Sie vermogen aus deren Oxidation Energie zu gewinnen. Dabei kommt es zur Bildung von salpetriger Saure (Nitrosomonas) bzw. Salpetersaure (Nitrobacter), zu schwefliger oder Schwefelsaure (Thiobacillus) und von Eisen(III)-Ionen. Der Kohlenstoff zum Zellaufbau wird von dieser Gruppe von Mikroor­ganismen aus der C02-Fixierung gewonnen (autotroph).

• Photolithotrophe Mikroorganismen wie Algen und Cyanobakterien nutzen das Sonnenlicht als Energiequelle fur ihr Waehstum. Bei diesem Prozess wird Sauerstoff freigesetzt. Ihren C-Bedarf decken sie durch Fixierung von C02 aus der Atmosphare.

• Chemoorganotrophe Bakterien und Pilze gewinnen ihre Energie aus der Oxidation organischer Verbindungen (Wasserstoffdonatoren). Die organischen Stoffe werden auch in der Regel zum Aufbau der Zellsubstanz verwendet (heterotroph).

[10] Carbonate. Ablagerungen von Calciumcarbonat CaC03 (Kalkablagerungen, „Kalksin – ter“) entstehen, wenn das Ca(OH)2 des erhartenden Kalkmortels oder Betons durch eindrin-

[11] Kieselsaureester Si(OR)4, mit R = Alkyl – oder Arylrest, gehoren zu den Steinkonservie- rungsmitteln. Sie hydrolysieren unter dem Einfluss der Luftfeuchtigkeit zu Kieselsaure bzw. Si02. Damit wird neues witterungsbestandiges Bindemittel (Quarz) abgeschieden (Gl. 9-49). Der entstehende Alkohol und das Wasser verdampfen.

[12] Verbesserung der Verarbeitbarkeit des Frischmortels

• Reduzierung des w/z-Wertes, Erhohung der Dichtigkeit durch Auffullen des Porenge – fuges

[13] Sonderpraparate ausschlieftlich fur Holzwerkstoffe zum vorbeugenden Holz­schutz gegen holzzerstorende Pilze

Hauptbestandteile sind anorganische Borverbindungen, KF oder K-HDO. Prufpradikat: P; Anwendung: AusschlieBlich im Herstellwerk fur Holzwerkstoffe.

[14] die technische Eignung (getrennte stoffliche, technische und technologische Eigenschaften des jeweils gultigen Regelwerkes)

[15] Photochrome/photoelektrochrome Schichten

Photochrome Glaser (oder Kunststoffscheiben) sind bekannt von selbsttonenden Sonnen – brillen. Bei Sonneneinstrahlung dunkeln diese Glaser in den Farben grau und braun ein, bleiben aber durchsichtig. Der Effekt der Abdunklung wird durch UV-Licht bzw. kurzwel – liges sichtbares Licht hervorgerufen. In Abwesenheit von Sonnenlicht erfolgt die Aufhel – lung von selbst. Hintergrund der Ein – bzw. Entfarbung sind reversible Ubergange zwischen