Anwendung sowie Bewertung der LCT/TLC - Lehrstuhl ...

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Einordnung und Wirkungsweisen von TLC Kristallisationstemperatur von 48°C farblos ist und sich unterhalb dieser Temperatur kaminrot verfärbt. Das Beispiel dient nur zur einfachen Verdeutlichung der komplexen chemischen Reaktionen während des thermochromen Effekts. Obwohl thermochrome Mikrokapseln vor allem wirtschaftlich große Vorteile besitzen, ist ihre Herstellung kompliziert und die Anwendung stark eingeschränkt. Wie bei allen Flüssigkristallen ist der Funktionsbereich durch das begrenzte Temperaturfens- ter, in dem die mesomorphe Phase existiert, auf etwa -50 bis 150°C limitiert. Hinzu kommt eine schwache Scherstabilität der Verbunde mit Mikrokapseln. 1.4.4 Konjugierte Polymere in Gelverbunden Ähnlich der thermochromen Reaktion mittels der Bragg-Reflektion wird auch an der Möglich- keit geforscht, konjugierte Polymere in Gelverbunde zu integrieren. Bisher gab es im Ver- gleich zu den anderen Reaktionsarten eher wenige Veröffentlichungen zu diesem Thema. Das Prinzip gleicht stark dem in 1.4.2 beschriebenen. Auch hier kommt es bei Erwärmung des Gemisches über die Transitionstemperatur zwischen Gel und Flüssigkeit zu molekularen Reaktionen, die eine Färbung verursachen. Farbe und Reaktionstemperatur sind dabei durch die Wahl des Polymergemisches sowie der Lösung beeinflussbar. Der einfache Wechsel zwischen vollständig transparent und gefärbt erschließt diesen Hydro- gelen eine Reihe von Anwendungsgebieten. Dazu gehören die schon angesprochenen intel- ligenten Fenster (smart windows) sowie Farbfilter. Ein großer Vorteil gegenüber Gelen die auf Bragg-Reflektion beruhen, besteht darin, dass sich konjugierte Polymere während des Prozesses nicht ausdehnen. Dadurch sind sie auch in großflächigen Anwendungen leichter verwendbar. 17
Einordnung und Wirkungsweisen von TLC 1.4.5 Transparente und Lichtstreuende Polymere Der Thermochrome Effekt zeigt sich je nach chemischen Zusammensetzungen sehr verschieden. Eine weitere Möglichkeit der Reaktion ist ein einfacher Wechsel des thermochromen Stoffes zwischen einem transparenten und einem diffus Licht streuenden Zustand, in- dem der Brechungsindex variiert. Dabei kann im Stoff ein isotrop/anisotroper Phasenwechsel oder ein Phasenabscheidungs- prozess stattfinden. In diesem Bereich werden wiederum zwei Arten unterschieden, Poly- mergemische und Polymergele. Thermotrope Polymerblenden Generell ist festzuhalten, dass in der Literatur thermochrome Polymere in den meisten Fällen als thermotrop beschrieben werden. Es ist dabei aber in beiden Fällen das Gleiche gemeint. Für Gemische gilt, dass nur wenige Polymere existieren, die sich in allen Konzentrationsverhältnissen mischen las- sen. Hinzu kommen Stoffe oder Stoffpaarungen, von denen bekannt ist, dass ihre Mischbar- keit mit steigender Temperatur fallen oder sinken kann. Das heißt, eine Mischung ist nur o- berhalb bzw. unterhalb einer kritischen Lösungstemperatur möglich. Die Temperatur ist dabei je nach Gemisch verschieden. Entscheidend ist, dass die Stoffe im gemischten Zustand transluzent sind. Ungemischt erscheinen sie transparent bis milchig trüb. Für die kommerzielle Anwendung sind vor allem Gemische interessant, welche als Sonnen- schutz dienen können und somit über eine niedrigere kritische Lösungstemperatur verfügen. Die Anwendung und Erforschung ist daher stark auf den Temperaturbereich zwischen 20- 40°C ausgerichtet, das Potential der Gemische reicht hingegen über 100°C hinaus. Thermotrope Polymergele Sie basieren entweder auf lyotrop flüssigkristallinen Phasen oder aber auf dem Prinzip eines Phasenwechsels der Gemischbestandteile durch Erhitzung, was eine sehr viel höhere Rele- vanz in der Praxis hat. Lyotrope Flüssigkristalle wurden schon kurz unter 1.2 erwähnt. Sie bestehen aus einem Po- lymer in einer wässrigen oder organischen Lösung. Die Konzentration bestimmt, wann die Lösung Flüssigkristall-Eigenschaften annimmt und damit transparent ist oder Licht reflektiert. Beim Phasenwechsel durch Erhitzung geht das Polymergemisch von der Flüssigkristallpha- se in die isotrope Flüssigphase über. Dieser so genannte Clearing Point (Clearing Tempera- ture) kann dabei zwischen 15 und 90°C variiert werden. Versuche haben gezeigt, dass die Transparenz mit höherer Temperatur stark steigt. 18
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