Branche nieuws

In het kader van een Innovent projectstudie is onderzoek gedaan naar het produceren van transparante geleidende polymeermate-rialen. De achtergrond hiervoor betreft toepassing van ruiten voor zowel de architectuur als de auto-techniek. Voorruiten van een auto zijn uit veiligheidsover-wegingen altijd vervaardigd van gelaagd veiligheidsglas, dat bestaat uit een scheurvaste lamineerfolie tussen twee glas-platen. De folie bestaat hierbij meestal uit polyvinylbutyral (PVB). Maar ook in geveltoepassingen worden dergelijke ruiten gebruikt.

Veel ruiten worden tegenwoordig voorzien van een lagensysteem, dat een geringe elektrische geleiding heeft maar die voldoende is om elektro-magnetische straling in het radio- en microgolfgebied af te schermen of infraroodstraling te reflecteren. Zo wordt warmtewerend glas gerealiseerd of speciaal glas voor het afschermen van magnetronstraling.

Elektrische geleiding
De elektrische geleiding wordt bereikt door een enkele nanometers dunne zilverlaag of transparante geleidende oxidelagen (TCO) van bijvoorbeeld indium-zinkoxide (ITO). De scheiding tussen deze lagen is relatief duur en de gevoeligheid van de lagen is zo groot, dat complexe beschermingssystemen nodig zijn.

In de voertuigbouw bestaat de wens van verwarmde ruiten. Hiervoor is een bepaald elektrische vermogen nodig, die niet haalbaar is met behulp van geleidende nanolaagjes. Momenteel worden de dunste draadsystemen in de vooruit gelamineerd, maar dat is ook duur en gevoelig. Met het idee om de voor gelaagd veiligheidsglas noodzakelijke PVB folies zodanig te modifi-ceren, dat deze elektrisch geleidend worden en deze toch voldoende doorzichtigheid behouden, ontstond een in het glasverwerkingsproces goed en goedkoop te integreren oplossing.

Nanobuisjes
De kern van de oplossing bestaat uit het feit dat koolstof-nanobuisjes (CNT) in de polymeermatrix worden ingebracht. Deze hebben een lengte-diameter verhouding van 1:1000 en een uitstekende elektrische geleiding. Hierdoor zijn ze in principe geschikt om zelfs bij geringe concentraties goed te geleiden, zonder de transparantie van het materiaal sterk te beïnvloeden. Hiervoor is wel een homogene verdeling en gerichte ligging van de nano-buisjes noodzakelijk evenals een hoge reinheid en vormvastheid.

Voorwaarde voor de homogenisering is de juiste dispersie van het PVB, dat beschikbaar is of als poeder, oplossing of smelt. Dit wordt bereikt door een speciale oppervlaktemodificatie van het CNT, waarmee de functionele groepen op de wanden en uiteinden van de nanobuisjes worden verankerd. Hierdoor wordt een goede verbinding met het matrixmateriaal verkregen, maar dit verhindert tegelijkertijd dat de nanobuisjes onderling aan elkaar vastplakken behalve aan de uiteinden. Daardoor wordt een gelijke verdeling van de buisjes in het polymeer ondersteund, wat een vereiste is voor de goede geleiding.

Verder onderzoek
In het kader van de onderzoeken kon bij een CNT-concentratie van 0,1 massaprocent een transparantie tot 88% voor de ingebedde filmlaag worden bereikt. De elektrische geleiding van de geëxtrudeerde folielaag lag echter slechts in een gebied van enkele nanoSiemens/m (ter vergelijking <0,01 nS/m voor blanke folie). Een als alternatief met behulp van een sproei-proces van een PVB-oplossing opgebrachte filmlaag leverde geleiding op in het gebied van enkele Siemens/m, voor zover ze niet naderhand in een persproductieproces voor een gelaagde ruit werden gebruikt.

Toch tonen de onderzoeken tot nog toe aan, dat de gerichte modificatie van de koolstof-nanobuisjes en een verbeterd dispersieproces een nog onbenut potentieel voor de verdere verbetering en stabilisering van de elektrische geleiding mogelijk maakt. Hiervoor worden innovatieve partners uit de industrie gezocht, die bereid zijn risico’s te nemen, om gezamenlijk deze stap te realiseren. (foto: Technische Universität Braunschweig)

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven