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