Entwicklung elektrochrom schaltbarer Visiere für vielfältige Anwendungen

Ziel des Projektes war die Entwicklung eines flexiblen optischen Filters unter Nutzung der Elektrochromie (EC) für die Verwendung als schaltbares Visier in einem Schutzhelm oder als Blendschutzvisier in unterschiedlichen Branchen sowie als Sport- oder Sonnenbrille. Im Projekt sollten neue und bereits erprobte Spezialpolymere synthetisiert werden, die elektrochrome oder ladungskompensierende Eigenschaften besitzen und eine Dauerleistung der Visiere bzw. eine hohe Zyklenzahl unter harten Bedingungen gewährleisten.

Ergebnisse

Im Projekt wurden neue und bereits erprobte Spezialpolymere synthetisiert, die elektrochrome oder ladungskompensierende Eigenschaften besitzen. Ziel war hierbei die spezifische Variation der einzelnen Strukturglieder (Monomere) hinsichtlich der Beeinflussung sterischer und elektronischer Effekte und damit der elektrochromen Eigenschaften des jeweiligen Polymers. Ferner wurde die Anpassung der jeweiligen  Polymeren sowie eine Übertragung der Beschichtungsverfahren auf eine kontinuierlich arbeitende  „Rolle-zu-Rolle“-Maschine durchgeführt, um Trockenfilme mit Schichtdicken von 200 bis 500 nm sowie mit  Transmissionswerten zwischen 65 und 80 T%  zu erzielen.

Im Ergebnis entstanden flexible optische Filter vom Typ 1 mit zwei komplementären EC-Polymeren sowie vom Typ 2 mit einem EC-Polymer und ladungskompensierender Schicht. Die EC-Filter vom Typ 1 sind beinahe farblos mit 60-70 %T und bekommen eine dunkelblaue Farbe bei Anlegen einer elektrischen Spannung von etwa -2 V mit zeitgleicher Verringerung der Transmission bis auf ca. 6 %T, so  dass der elektrochrome Kontrast bei einer Wellenlänge von 680 nm über  60 %T erreicht. Umpolung der elektrischen Spannung bis etwa +0,7 V entfärbt den EC-Filter und steigert die Transmission bis zu den Anfangswerten von 60-70 %T. EC-Filter vom Typ 2 erfordern ähnliche Potentiale für das Ein- und Entfärben entsprechend nach dunkelblau sowie zurück nach farblos

(-2V/+0,6 V) und zeigen einen elektrochromen Kontrast bei 650 nm mit im kontinuierlichen Verfahren  hergestellten Funktionsschichten von etwa 40 %T.

Anwendung

Die Zielmärkte für flexible EC-Filter sind sehr breit gefächert und reichen von Sport- und Freizeitartikeln, Arbeitsschutzausrüstung über Automobil- und Fahrzeugbau, Architektur, Verpackungs- und Werbeindustrie sowie Informations- und Kommunikationstechnik bis hin zu neuen Möglichkeiten für Design, Tarnung und Wollfühlambiente.

Auf Basis der Projektergebnisse wurden einige Prototypen als Demonstratoren realisiert und auf der Hannover-Messe 2016 am Gemeinschaftsstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi), unter dem Motto „Industrie 4.0 – intelligente Lösungen weiter denken“  sowie aufdem 23. Innovationstag Mittelstand des BMWi in Berlin vorgestellt,  die damit der Vermarktung der Resultate des Projektes dienen.

Im Zusammenhang mit dem Projekt sind zwei internationale Patente erteilt, die eine erfolgreiche Umsetzung der Forschungsergebnisse in der Wirtschaft zu erwarten lassen.