Ontwikkelen van coatingmaterialen die ramen betere isolatoren kunnen maken

Een Frans-Japanse onderzoekssamenwerking heeft metalen nanocomposietcoatings gefabriceerd die de isolerende eigenschappen van vensterglazen verbeteren. De nieuwe coating voorkomt dat een aanzienlijk deel van het nabij-infrarood (NIR) en ultraviolette stralen (UV) erdoorheen gaat, terwijl tegelijkertijd zichtbaar licht wordt doorgelaten. De bevindingen werden gerapporteerd in het tijdschrift Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen.

“Hoewel de fabricage van een commercieel product nog een lange weg vooruit is, heeft ons werk een aanzienlijke verbetering aangetoond in de UV- en NIR-blokkerende eigenschappen in vergelijking met eerder onderzoek”, zegt vastestofchemicus Fabien Grasset, onderzoeksdirecteur bij het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek. Onderzoek (CNRS).

“Gebouwen nemen een groot deel van het wereldwijde energieverbruik voor hun rekening”, legt Grasset uit, “waarbij een groot deel van het jaarlijkse energieverbruik van een standaardgebouw naar koel- en/of verwarmingssystemen gaat om de binnentemperatuur op een comfortabel niveau te houden.” Wetenschappers zoeken naar manieren om glascoatings te ontwikkelen die de toegang van NIR-straling kunnen blokkeren, zodat gebouwen en zelfs auto’s minder energie kunnen verbruiken om het binnen koel te houden. Dit moet echter zo gebeuren dat er nog steeds zichtbaar licht binnenkomt. Idealiter zouden ook schadelijke UV-stralen worden tegengehouden.

Hiertoe heeft de internationale Frans-Japanse onderzoekssamenwerking de prestaties gefabriceerd en geanalyseerd van nanocomposieten op basis van niobium-tantaalclusterverbindingen die chloride- of bromide-ionen bevatten.

Ze ontdekten dat op chloride gebaseerde nanoclusters de beste prestaties leverden wat betreft het blokkeren van NIR- en UV-stralen en het doorlaten van zichtbaar licht. NIR- en UV-blokkering door de nanoclusters was afhankelijk van hun concentratie, dispersie en oxidatietoestand. Door deze parameters af te stemmen, kon het team de prestaties van de nanocluster verbeteren.

De nanoclusters werden gedispergeerd in een polyvinylpyrrolidon (PVP) -matrix die vervolgens werd gecoat op indium-tin-oxide (ITO) glas. De combinatie verhoogde de doorlaatbaarheid van zichtbaar licht en verminderde die van NIR- en UV-stralen, vergeleken met eerder onderzoek. “Dit zijn veelbelovende coatingmaterialen die de meest lastige NIR-golflengten blokkeren”, zegt Grasset.

“We hebben een lange geschiedenis van Japans-Franse samenwerking”, vervolgt hij. “We waren er al van overtuigd dat we samen sterker staan ​​door onze verschillende culturen en denkwijzen te vermengen. Het internationale LINK-project heeft dit geloof versterkt. We zullen ons best blijven doen om verdere vooruitgang te boeken bij het vinden van oplossingen voor het probleem van de opwarming van de aarde. ”