Wetenschappers van Rice University die een deicing-film voor radarkoepels hebben gemaakt, hebben de technologie nu verfijnd om te werken als een transparante coating voor glas.

Het nieuwe werk van Rice-chemicus James Tour en zijn collega's kon glazen oppervlakken van voorruiten tot wolkenkrabbers ijs- en mistvrij houden, terwijl ze hun transparantie voor radiofrequenties (RF) behouden.

De technologie werd deze maand geïntroduceerd in het tijdschrift American Chemical Society Toegepaste materialen en interfaces .

Het materiaal is gemaakt van grafeen nanoribbons, atoomdikke stroken koolstof gemaakt door het splitsen van nanobuisjes, een proces dat ook door het Tour-lab is uitgevonden. Of het nu wordt gespoten, geverfd of spin-gecoat, de linten zijn transparant en geleiden zowel warmte als elektriciteit.

Vorig jaar maakte de Rice-groep films van overlappende nanolinten en polyurethaanverf om ijs te smelten op gevoelige militaire radarkoepels, die ijsvrij moeten worden gehouden om topprestaties te leveren. Het materiaal zou een omvangrijk en energieverslindend metaaloxideraamwerk vervangen.

De met grafeen doordrenkte verf werkte goed, toer zei, maar waar het het dikst was, het zou kapot gaan bij blootstelling aan krachtige radiosignalen. "Bij extreem hoge RF, de dikkere delen absorbeerden het signaal, " zei hij. "Dat veroorzaakte degradatie van de film. Die plekken werden zo heet dat ze verbrandden."

Het antwoord was om de films consistenter te maken. De nieuwe films zijn tussen de 50 en 200 nanometer dik - een mensenhaar is ongeveer 50, 000 nanometer dik – en behouden hun vermogen om op te warmen wanneer er spanning op staat. De onderzoekers konden ook hun transparantie behouden. De films zijn nog steeds nuttig voor ijsbestrijdingstoepassingen, maar kunnen worden gebruikt voor het coaten van glas en plastic, evenals voor radarkoepels en antennes.

In het vorige proces is de nanolinten werden gemengd met polyurethaan, maar testen toonden aan dat de grafeen nanoribbons zelf een actief netwerk vormden wanneer ze rechtstreeks op een oppervlak werden aangebracht. Ze werden vervolgens gecoat met een dunne laag polyurethaan ter bescherming. Monsters werden uitgespreid op glasplaatjes die vervolgens werden bevroren. Wanneer er aan weerszijden van de slede spanning werd aangelegd, het ijs smolt binnen enkele minuten, zelfs als het in een omgeving van min-20 graden Celsius werd bewaard, meldden de onderzoekers.

"Je kunt nu denken aan het gebruik van deze films in autoglas als een onzichtbare ontdooier, en zelfs in wolkenkrabbers, " zei Tour. "Glazen wolkenkrabbers kunnen worden vrijgehouden van mist en ijs, maar ook transparant zijn voor radiofrequenties. Het is tegenwoordig erg frustrerend om je in een gebouw te bevinden waar je mobiele telefoon het niet doet. Dit zou dat probleem kunnen verhelpen."

Tour merkte op dat toekomstige generaties langeafstands-wifi ook kunnen profiteren. "Het wordt belangrijk, naarmate Wi-Fi alomtegenwoordiger wordt, vooral in steden. Signalen kunnen niet door iets heen dat metaalachtig van aard is, maar deze lagen zijn zo dun dat ze geen moeite zullen hebben om door te dringen."

Hij zei dat nanoribbon-films ook een weg openen naar het inbedden van elektronische circuits in glas die zowel optisch als RF-transparant zijn.