{"id":100457,"date":"2024-07-09T02:28:00","date_gmt":"2024-07-09T00:28:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=100457"},"modified":"2024-07-08T11:08:53","modified_gmt":"2024-07-08T09:08:53","slug":"neuartiges-material-fuer-nachhaltiges-bauen-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/neuartiges-material-fuer-nachhaltiges-bauen-2\/","title":{"rendered":"Neuartiges Material f\u00fcr nachhaltiges Bauen"},"content":{"rendered":"\n

Forschende des KIT entwickeln ein transparentes Metamaterial f\u00fcr eine energiesparende Licht- und Temperaturregulierung in Geb\u00e4uden.<\/p>\n\n\n\n

Innovativer Werkstoff f\u00fcr eine energieeffiziente Architektur: Forschende des Karlsruher Instituts f\u00fcr Technologie (KIT) stellen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Communications<\/em> ein polymerbasiertes Material mit besonderen Eigenschaften vor. Das Material l\u00e4sst Sonnenlicht ins Innere, sorgt f\u00fcr ein angenehmeres Raumklima und reinigt sich wie ein Lotusblatt selbst. Die Neuentwicklung k\u00f6nnte in Zukunft Glaskomponenten in W\u00e4nden und D\u00e4chern ersetzen. In Au\u00dfentests auf dem Campus des KIT hat das Forschungsteam das Material erfolgreich erprobt. (DOI: 10.1038\/s41467-024-48150-2<\/a>). \u00a0<\/p>\n\n\n\n

M\u00f6glichst viel nat\u00fcrliches Licht in Geb\u00e4uden ist beliebt und spart Energiekosten. Herk\u00f6mmliche Glasd\u00e4cher und -w\u00e4nde bringen jedoch auch Probleme mit sich, etwa Blendung, mangelnde Privatsph\u00e4re und \u00dcberhitzung. Alternative L\u00f6sungen wie Beschichtungen und lichtstreuende Materialien bieten bislang noch keine umfassende Abhilfe.<\/p>\n\n\n\n

Neues Material vereint mehrere Funktionen<\/h4>\n\n\n\n

Forschende am Institut f\u00fcr Mikrostrukturtechnik (IMT) und am Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT haben nun ein neuartiges polymerbasiertes Metamaterial entwickelt, das verschiedene Eigenschaften vereint und in Zukunft Glaskomponenten im Baubereich ersetzen k\u00f6nnte. Das sogenannte Polymer-based Micro-Photonic Multi-Functional Metamaterial (PMMM) besteht aus mikroskopisch kleinen Pyramiden aus Silikon. Diese Mikropyramiden messen rund zehn Mikrometer, das entspricht etwa einem Zehntel des Durchmessers eines Haars. Diese Beschaffenheit verleiht dem PMMM-Film mehrere Funktionen: Lichtstreuung, Selbstreinigung und Strahlungsk\u00fchlung bei gleichzeitig hoher Transparenz. \u201eEin wesentliches Merkmal ist die F\u00e4higkeit, effizient W\u00e4rme durch das langwellige Infrarot-\u00dcbertragungsfenster der Erdatmosph\u00e4re abzustrahlen und so W\u00e4rme in die kalte Weite des Universums abzugeben. Das erm\u00f6glicht eine passive Strahlungsk\u00fchlung ohne Stromverbrauch\u201d, erkl\u00e4rt Bryce S. Richards, Professor am IMT und LTI. <\/p>\n\n\n\n

K\u00fchlend, lichtdurchl\u00e4ssig und blendfrei<\/h4>\n\n\n\n

Im Labor und mit Experimenten unter freiem Himmel bei realen Au\u00dfenbedingungen testeten die Forschenden die Eigenschaften des Materials und ma\u00dfen mit moderner Spektrophotometrie Lichtdurchl\u00e4ssigkeit, Lichtstreuung, Reflexionseigenschaften, Selbstreinigungsf\u00e4higkeit und K\u00fchlleistung. Das Ergebnis: In den Versuchen wurde eine K\u00fchlung um sechs Grad Celsius gegen\u00fcber der Umgebungstemperatur erreicht. Zudem zeigte sich eine hohe spektrale Durchl\u00e4ssigkeit, also Transparenz von 95 Prozent. Glas hat im Vergleich \u00fcblicherweise eine Transparenz von 91 Prozent. Gleichzeitig werden durch die Mikropyramidenstruktur 73 Prozent des einfallenden Sonnenlichts gestreut. Das sorgt f\u00fcr eine verschwommene Optik. \u201eWenn das Material in D\u00e4chern und W\u00e4nden verwendet wird, erm\u00f6glicht es so helle und gleichzeitig blendfreie sowie sichtgesch\u00fctzte Innenr\u00e4ume f\u00fcr Arbeiten und Wohnen. In Gew\u00e4chsh\u00e4usern k\u00f6nnte die hohe Lichtdurchl\u00e4ssigkeit die Ertr\u00e4ge steigern, weil die Effizienz der Fotosynthese sch\u00e4tzungsweise neun Prozent h\u00f6her ist als in Gew\u00e4chsh\u00e4usern mit Glasd\u00e4chern\u201d, sagt Dr. Gan Huang, Gruppenleiter am IMT. Die Mikropyramiden verleihen dem PMMM-Film zudem superhydrophobe Eigenschaften, \u00e4hnlich wie bei einem Lotusblatt: Wasser perlt in Form von Tropfen ab und entfernt dabei Schmutz und Staub von der Oberfl\u00e4che. Diese Selbstreinigungsfunktion macht das Material pflegeleicht und langlebig.<\/p>\n\n\n\n

Potenzial f\u00fcr Bau und Stadtentwicklung<\/h4>\n\n\n\n

\u201eUnser neu entwickeltes Material hat das Potenzial, in verschiedenen Bereichen eingesetzt zu werden und leistet einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen und energieeffizienten Architektur\u201c, erkl\u00e4rt Richards. \u201eDas Material kann gleichzeitig f\u00fcr optimale Nutzung von Sonnenlicht in Innenr\u00e4umen sorgen, passiv k\u00fchlen und die Abh\u00e4ngigkeit von Klimaanlagen reduzieren. Die L\u00f6sung l\u00e4sst sich skalieren und nahtlos in Planungen f\u00fcr umweltfreundlichen Hausbau und Stadtentwicklung integrieren\u201d, sagt Huang.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr seine Arbeit hatte das Karlsruher Forschungsteam bereits im vergangenen Jahr den 1. Platz beim Public Choice Award des Helmholtz Best Scientific Image-Wettbewerbs gewonnen.\u00a0<\/p>\n\n\n\n