MEM-Modul - Swiss Nano Cube

Folien 13 bis 20
Titandioxid (TiO2)
MEM-Modul / Gesamtversion
Titandioxid ist mittlerweile zu einem alltäglichen Begleiter in unserem Leben geworden. Man
findet es in Konsumgütern wie z.B. Kosmetika, in Farben und Lacken, in Textilien, Papier und
Kunststoffen, in Lebensmitteln und Medikamenten.
Dies hat es vor allem seiner Vielseitigkeit in Grösse und Gestalt zu verdanken. Mal kommt es
als mikroskaliges Pigment zum Einsatz, mal als Nanoobjekt.
Nanoskaliges Titandioxid, das für spezifische Anwendungen hergestellt wird, ist etwa um den
Faktor 100 feinteiliger als die Pigmentform und weist andere physikalische Eigenschaften auf.
Im Gegensatz zur pigmentären Form wird nanoskaliges Titandioxid nicht in Lebensmitteln
eingesetzt. Derzeit wird es vor allem als Wirkstoff in Sonnencremes mit hohem
Lichtschutzfaktor, Textilfasern oder Holzschutzmitteln genutzt. Verglichen mit den lange in
Sonnencremes eingesetzten Titanoxid-Mikropartikeln, die klebrige und alles andere als einfach
und angenehm auf die Haut aufzubringende Pasten ergaben und zudem einen deutlichen
weissen Film auf der Haut hinterliessen, ist nanoskaliges Titandioxid transparent und lässt sich
wesentlich leichter auftragen. Die Schutzwirkung gegen gefährliche UV-Strahlung ist zudem bei
Nanopartikeln wesentlich besser; hohe Lichtschutzfaktoren können derzeit nur durch den
Einsatz solcher Nanopartikel erreicht werden.
Aufgrund des hydrophilen Charakters von Titandioxid bildet Wasser auf derartigen Oberflächen
einen geschlossenen Film, welcher Schmutz und Abbauprodukte leicht abtransportieren kann.
TiO2-Partikel, eingebracht in Fassadenfarben oder Kacheln, führen somit zu selbstreinigenden,
schmutzabbauenden Oberflächen. Die hydrophilen Eigenschaften des nanoskaligen
Titandioxids werden zudem bei sog. „Anti-Fog“-Beschichtungen ausgenutzt. Der ultradünne
Wasserfilm auf einer Glasscheibe, die mit einer transparenten Schicht von nanoskaligem TiO2
beschichtet wurde, verhindert die Bildung von Wassertröpfchen und folglich auch das
Beschlagen.
Ein weiteres mögliches Anwendungsgebiet von nanoskaligem Titandioxid liegt im Gebiet der
Farbstoffsolarzellen (Grätzel-Zellen). Eine Grätzel-Zelle, die auch als Farbstoffsolarzelle
bezeichnet wird, wird vor allem zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie
verwendet. Dabei handelt es sich um eine Anwendungsform, die aus der Bionik stammt. Ihren
Namen erhielt die Grätzel-Zelle in Anlehnung an ihren Entdecker, den Schweizer Michael
Grätzel. Dieser entwickelte das Element am Anfang der 90er Jahre und liess das Ergebnis
bereits 1992 patentieren. Das Funktionsprinzip der elektrochemischen Farbstoff-Solarzelle
beruht auf einem neuartigen Verfahren, das im Gegensatz zu seinen Vorgängern zur
Absorption von Licht kein Halbleitermaterial sondern organische Farbstoffe verwendet. Hier
kommt beispielsweise der Blattfarbstoff Chlorophyll zur Anwendung. Möglicherweise könnte die
Farbstoffsolarzelle in den folgenden Jahren sogar die herkömmlichen Zellen aus dem
Halbleitermaterial Silizium ablösen und somit eine neue Ära der Solartechnik einleiten.
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