Hightech-Materialien der Zukunft
Die Nanotechnologie kommt verstärkt im Bausegment zum Einsatz. Immer mehr intelligente Lösungen auf Basis von Hightech-Materialien drängen auf den Markt. Werkstoffe, die mit Nanotechnologie kombiniert sind, zeichnen sich durch besondere Eigenschaften aus. Die Nanotechnologie erlaubt Baumaterialien mit neuen Funktionen sowie verbesserten Eigenschaften. Gleichzeitig steckt die Entwicklung in diesem Bereich noch in der Anfangsphase. So ist damit zu rechnen, dass in naher Zukunft die Nanotechnologie noch viele weitere Bereiche im Bausektor erobert und neue Materialien auf den Markt kommen.
Der Lotuseffekt in der Bautechnik: von der Natur abgeschaut
Die Nanotechnologie in der Bautechnik nutzt vor allem das Prinzip der Bionik. Bionische Bauprodukte kopieren Funktionen, die in der Natur beobachtet wurden. So nutzt die Nanotechnologie bei Oberflächenbeschichtungen den Lotuseffekt. Dieser lässt sich an den Blättern der Lotusblume beobachten. Die Blätter dieser Pflanze sind wasserabweisend. Fällt Regen auf die großen Blätter, sammelt sich dieser zu immer größeren Tropfen und läuft dann irgendwann ab. Dieser Lotuseffekt sorgt dafür, dass die Oberfläche der Blätter immer trocken ist, auch während der Regenzeit. So schützt sich die Lotusblume vor dem Befall mit Pilzen und anderen Organismen, die auf feuchtem Untergrund gedeihen.
Die Bautechnik kopiert diesen Effekt durch spezielle Zusatzstoffe, die auf der Nanotechnologie basieren. Die zugesetzten Stoffe sind besonders kleine Partikel. Als Nanopartikel gelten Teilchen mit einer Strukturgröße von 100 Nanometern und kleiner. Bei diesen Nanopartikeln spielen die Oberflächeneigenschaften eine besondere Rolle. Alleine durch die Größe dieser Nanopartikel besitzen die Stoffe besondere Eigenschaften. Dabei spielen auch quantenphysikalische Effekte eine Rolle.
Es gibt eine Reihe von Nanopartikeln, die für den Einsatz in bionischen Bauprodukten geeignet sind. Diese haben jeweils ganz spezifische Eigenschaften, die dann auch im fertigen Endprodukt vorhanden sind. So lassen sich durch die Beschichtung Oberflächen mit einer selbstreinigenden Wirkung oder anderen Funktionen erzeugen.
Oberflächenfunktionalisierung durch die Nanotechnologie
Mit der Nanotechnologie lassen sich unterschiedlichste Eigenschaften erzielen. Hier erfolgt eine gezielte Kombination mit Produkten, die in bestimmten Umgebungen zum Einsatz kommen. Dies sind häufig Oberflächen, die im Außenbereich den Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. In diesem Zusammenhang wird von einer Funktionalisierung der Oberflächen gesprochen.
Einer der häufigsten Gründe für den Einsatz der Nanotechnologie ist es, eine wasserabweisende Oberfläche zu erschaffen. Solche Werkstoffe mit hydrophoben oder sogar superhydrophoben Eigenschaften kommen im Außenbereich zum Einsatz. Bei der hydrophilen Beschichtungstechnologie hingegen zieht die Oberfläche Wasser an. Auch diese Eigenschaften lassen sich mithilfe der Nanotechnologie heutzutage umsetzen.
Eine weitere Funktionalisierung, die mithilfe von Nanotechnologie erzielt wird, sind fettabweisende Oberflächen. Oleophobe Eigenschaften sind vor allem bei Glas- und Kunststoffscheiben gefragt. So verhindert die Nanotechnologie das Beschlagen oder Ablagerungen von Schmutz auf Scheiben. Aber auch im Bereich von Textilien kommt die Nanotechnologie inzwischen zum Einsatz. Durch eine fettabweisende Beschichtung entsteht schmutzabweisende Arbeitsbekleidung.
Ein weiterer Vorteil der Oberflächenfunktionalisierungen mit Nanotechnologie sind die indirekten Leistungsvorteile. Solche Beschichtungen lassen sich ultradünn auftragen, viel dünner, als dies bei vergleichbaren Produkten ohne Nanotechnologie der Fall ist. Dies führt dazu, dass solche Beschichtungen teilweise durchsichtig und somit unsichtbar sind. Spezialprodukte mit Nanotechnologie und verschiedenen Oberflächenfunktionalisierungen sind auch bei uns im Sortiment erhältlich.
Nanotechnologie bei Beschichtungen von Dächern und Fassaden
Im Bereich von Fassaden und Dächern ist die Nanotechnologie bereits weit verbreitet. Hier zeigen die Beschichtungen in der Praxis ihre Vorteile gegenüber klassischen Bauprodukten. Im Bereich von Dächern kommt die Nanotechnologie in Form von Beschichtungen und bei Speziallacken zum Einsatz. Hier stehen vor allem die wasser- und schmutzabweisenden Eigenschaften von Nanopartikeln im Fokus.
Auf diese Weise entstehen selbstreinigende Dachziegel. Es gibt einerseits Dachziegel, die ab Werk entsprechend beschichtet sind. Andererseits stehen auch Produkte für die Dachsanierung zur Verfügung. So lassen sich bestehende und bereits überdachte Flächen durch Nanotechnologie aufwerten. Diese Beschichtungen haben weitere Vorteile. Der Bewuchs mit Moos ist beispielsweise deutlich gehemmt oder sogar unterbunden. Durch die wasserabweisende Eigenschaft läuft Regenwasser besser ab.
Im Bereich der Fassadenfarben gibt es ebenfalls immer mehr Lösungen mit Nanotechnologie. Diese bionischen Bauprodukte weisen spezielle technische Fähigkeiten auf, die den Nanopartikeln zuzuschreiben sind. Es entstehen auf diese Weise sehr harte Oberflächen, die widerstandsfähig und haltbar sind. Es gibt auch Beschichtungen mit Nanotechnologie und UV-Schutz. Auf diese Weise verhindert die Nanotechnologie bei der Fassadenbeschichtung, dass sich die Farbe im Laufe der Zeit verändert. Auch nach Jahren ist der originale Farbton vorhanden. Eine weitere technische Eigenschaft, die Nanoversiegelungen für Fassaden mit sich bringen, ist eine besonders geringe Verschmutzungsneigung. Dies betrifft zum einen Staub, Ruß und anderen alltäglichen Schmutz, der Fassaden von Häusern verdreckt. Zum anderen hemmt eine solche Fassadenbeschichtung auch die Bildung von Schimmel. Mit diesem Problem kämpfen einige Gebäude, bei denen eine nachträgliche Fassadendämmung vorgenommen wurde. Die Nanopartikel verhindern, dass Mikroorganismen die Oberfläche besiedeln.
Die Vorteile in diesen Bereichen sind deutlich sichtbar. Dächer müssen deutlich seltener gereinigt werden. Auch ist eine längere Haltbarkeit der Fassadenbemalung gegeben. So reduzieren sich die laufenden Kosten und die Wartungsintervalle können gesteigert werden.
Nanotechnologie im Straßenbau
Für den Straßenbau stehen immer mehr funktionsoptimierte Asphaltmischungen zur Verfügung. Im Test haben diese Straßenbeläge bewiesen, dass sie verbesserte mechanische Eigenschaften mitbringen.
Der Lotuseffekt spielt auch hier eine Rolle. Durch die Beimischung von Nanopartikeln in Asphaltmischungen wird die Verschmutzungsneigung der Oberfläche reduziert. Diese Eigenschaft der Nanopartikel hilft bei der Weiterentwicklung des offenporigen Flüsterasphalts. In der Vergangenheit zeigte dieser Straßenbelag Probleme durch die Verschmutzung der Poren. Dies minderte zum einen den Lärmschutz und schädigt zum anderen den Asphalt. Mit Nanopartikeln lässt sich der Flüsterasphalt nun verbessern.
Ein Ausblick in die Zukunft der bionischen Bauprodukte
Der Bereich der bionischen Bauprodukte mit Nanotechnologie befindet sich noch in der Entwicklungsphase. Vor allem stecken viele Bauprodukte noch in der Forschung, sodass es noch Zeit bis zur Einführung braucht. In den nächsten Jahren ist jedoch vermehrt mit einem Markteintritt solcher Produkte zu rechnen. Einige vielversprechende Materialien auf Basis von Nanotechnologie verändern möglicherweise in naher Zukunft die Bautechnik.
Eines dieser revolutionären Baumaterialien sind schaltbare Glasfassaden, die bei direkter Sonneneinstrahlung automatisch verdunkeln und so ein Aufheizen der Räume im Sommer unterbinden. Auch Fenster mit integrierten Photovoltaikzellen sind in naher Zukunft möglich. Mit der Dünnschicht-Technologie für Solarzellen wird bereits experimentiert. Ebenfalls für die Gebäudetechnik interessant sind Beschichtungen mit Wärmeschutz, die deutlich leistungsfähiger sind als aktuelle Optionen. Solche und weitere Baumaterialien mit Nanotechnologie sind wahrscheinlich schon bald alltäglich.
