Transparenter Superheld

Ob Schlafzimmerfenster, deren Lichtdurchlässigkeit sich nach dem Sonnenlicht richtet, wandgroße Spiegel als Datendisplay in Operationssälen oder interaktive Tische und Tafeln in Büros oder Schulen: Glas wird immer vielseitiger und intelligenter. Wie der vielseitige Werkstoff unser Berufs- und Privatleben immer weiter verändern wird, erfahren Sie in diesem Artikel.

Als kurz nach sieben morgens die ersten Sonnenstrahlen auf das Fenster ihres Kinderzimmers treffen, schalten die bodentiefen Fenster von nachtschwarz auf transparent. Sanft wird die elfjährige Amy von der Morgensonne geweckt, die nun ihr Kinderzimmer durchflutet. Sie schnappt sich ihr Tablet und wählt eine App, die ihr ein paar Tipps beim Anziehen gibt: die grüne Hose oder doch lieber der blaue Rock? Mit einer Handbewegung wischt Amy die Klamotten-Empfehlungen vom Tablet rüber an die raumhohe Spiegelfront ihres Kleiderschranks, auf der außerdem die neuesten Posts ihrer liebsten Freunde, der Wetterbericht und
eine Erinnerung an den heutigen Schulausflug aufpoppen. Derweil sitzt ihr Vater am Küchentisch und liest die Zeitung auf einer mikrometerdünnen Glasfolie, während seine Frau gerade aus dem Bad kommt, wo sie auf der interaktiven Oberfläche des Badschranks schon erste Termine koordiniert hatte, und nun beim Frühstück die Nachrichten per Videostream auf der gläsernen Kühlschranktür verfolgt. Schließlich macht
sich die Familie auf den Weg: Amy in ihr Klassenzimmer, wo die Lehrerin an interaktiven Glastafeln zum Thema Licht und Energie unterrichtet. Ihr Vater ins Krankenhaus, wo er mit einem Arzt im chinesischen Hangzhou mittels interaktiver Glaswände live über Hirnscans und den Ablauf einer bevorstehenden Operation diskutiert, während der Patient bereits in Vollnarkose versetzt ist. Und ihre Mutter, eine Mode-Designerin, in ihr Studio, wo sie mit Kollegen an interaktiven Arbeitstischen die neuesten Kreationen für die nächste Sommersaison begutachtet. Eine Welt aus superschlauem Glas: Die Möglichkeiten, die der USamerikanische Glashersteller Corning Incorporated in seinem aufwändig produzierten, inzwischen allein auf Youtube mehr als 25 Millionen Mal abgespielten Image-Film „A Day Made of Glass“ aufzeigt, wirken wie Bilder aus einer fernen, schönen Welt. Noch. Denn schon heute ist klar: Das von dem Glasproduzenten skizzierte Szenario rund um den transparenten Superhelden ist nicht mehr allzu weit von unserem heutigen Alltag entfernt.

Echter Wirtschaftstreiber

Ob in fünf, zehn oder 20 Jahren, ob Schlafzimmerfenster, deren Lichtdurchlässigkeit sich nach dem Sonnenlicht richtet, ob wandgroße Spiegel als Datendisplays oder interaktive Tische und Tafeln in Büros oder
Schulen: Intelligentes Glas wird in unserem Leben eine immer wichtigere Rolle spielen. Industrie und Wissenschaft haben bereits zahlreiche Produkte entwickelt, die auf die vielfältigen Eigenschaften dieses vielseitigen Materials setzen. „Glas ist dabei, sich zu einem der wichtigsten, weil vielseitigsten und intelligentesten Werkstoffe unserer Zeit zu entwickeln – für Unternehmen wie für Konsumenten“, sagt Professor Christian Rüssel, Leiter des Lehrstuhls für Glaschemie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Hauptgrund: „Glas ist anderen Werkstoffen in vielfacher Hinsicht technisch überlegen.“

Zum Beispiel, weil es, im Unterschied etwa zu Kunststoffen, Holz oder Metallen, Temperaturschwankungen besser aushält und darüber hinaus viel witterungsbeständiger und kratzfester ist. Diese Vorteile gegenüber anderen Werkstoffen machten Glas zum echten Wirtschaftstreiber: Allein in Deutschland wurden im vergangenen Jahr fast neun Millionen Tonnen Glas produziert. Mehr als 53.000 Menschen arbeiten aktuell hierzulande in der Branche. „Und die Jobchancen für qualifizierten Nachwuchs sind sehr gut“, sagt Johann Overath, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbands der Glasindustrie.

Glassteuerung per App

Jobs, wie etwa Produkte zu entwickeln und zu vermarkten wie Scheiben, die sich auf Knopfdruck verdunkeln lassen. Verschiedene Hersteller haben diese schlauen Fenster bereits unter dem Namen „Smart Glass“ im Angebot. Verknüpft mit einer Smartphone-App schalten sie zwischen den Optionen „klar wie Wasser“ oder „dunkel wie Sonnenbrille“ hin und her. Oder transparente Scheiben, die auf Knopfdruck zum hochauflösenden Fernseher werden. Weil fürs heimische Wohnzimmer noch zu teuer, sind die „Fenster-Fernseher“ momentan vor allem zu Werbezwecken bei Unternehmen im Einsatz. Der Hamburger Hersteller MoreMedia bietet ein solches transparentes Werbedisplay aktuell zu einem Mietpreis ab 1.800 Euro an. Panasonic hat jedoch kürzlich ein durchsichtiges Display für den Heimgebrauch vorgestellt, das bereits nächstes Jahr auf den Markt kommen soll.

Dünner als ein Haar

Auch hauchdünne Displays, biegsam wie Folien und dünner als Haar haben die Hersteller ebenfalls bereits im Blick. Gebogene Fernseher im Curved-Design oder Handys mit abgerundeten Displayecken sind da nur der Anfang. Der nächste Schritt sind biegsame Bildschirme. Prototypen solcher geschmeidigen Displays gibt es bereits von verschiedenen Herstellern. Sie lassen sich im laufenden Betrieb bis auf wenige Millimeter zusammenrollen. Grundlage für die Technik ist ultraflache Elektronik: Organische, lichtemittierende Halbleiter, so genannte OLEDs, erobern gerade den Markt. Im Gegensatz zu herkömmlichen LEDs bestehen OLEDs aus einer hauchdünnen, flexiblen Paste – ideal für dünne Displays.

Glasfolie für Prozessoren

Doch auch diese Innovation funktioniert nur dank ultradünnem, flexiblem Glas. Verschiedene Hersteller und Wissenschaftler tüfteln gerade an der effektivsten Methode, die zarten Glasfolien herzustellen. Die Nase vorn hat dabei aktuell die Schott AG aus Mainz: Dem Unternehmen ist es im Frühjahr 2016 zum ersten Mal gelungen, Glas mit einer Dicke von nur 25 Mikrometern herzustellen. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist in etwa doppelt so dick. Auf lange Sicht strebt der Hersteller zehn Mikrometer an. Derartig filigrane Scheiben werden künftig aber nicht nur für flache Bildschirme genutzt. Sie könnten außerdem Computer deutlich schneller machen. „Prozessoren mit Ultradünnglas-Substraten können Daten bis zu achtmal schneller verarbeiten als bisher möglich”, sagt Rüdiger Sprengard, Leiter Geschäftsentwicklung Ultradünnglas bei Schott. Weiteres Anwendungsfeld: Dünnschicht-Stromspeicher. Solche Mikro-Akkus könnten kleinste Geräte mit Strom versorgen. Einsetzen ließen sie sich zum Beispiel in so genannte Wearables wie Fitness-Armbänder oder Smartwatches.

Forschung floriert

Jason Benkoski ist da bereits einen Schritt weiter. Der Physiker entwickelt an der Hopkins University von Baltimore gerade eine Art flüssige Klimaanlage. Benkoski hat eine Farbe auf Glasbasis erfunden, die das Sonnenlicht derart effektiv reflektiert, dass Gebäude damit deutlich kühler bleiben als mit herkömmlicher Farbe. 

Flüssiges Glas steht auch am Karlsruher Institut für Technologie gerade im Fokus, jedoch für einen gänzlich anderen Einsatzzweck: Wissenschaftler der badischen Technik-Universität haben zähflüssiges Glas entwickelt, das sich in jede beliebige Form gießen lässt. In einem Brennofen wird das Glas
anschließend verfestigt. Damit ist es den Forschern gelungen, die Vorteile von Kunststoff und Glas zu kombinieren.

Datenspeicher für Milliarden Jahre

In England entwickeln Forscher der Universität von Southampton gerade Datenspeicher aus Glas. Mithilfe eines Lasers werden Informationen darin buchstäblich für die Ewigkeit eingraviert. „5D-Glas-Speicher“ nennen die Tüftler ihre Erfindung. Der Vorteil: Während herkömmliche Speichermedien wie Festplatten, USB-Sticks oder CDs je nach Medium innerhalb von zehn, 50 oder spätestens 100 Jahren unbrauchbar werden, sollen die Glasplättchen aus Großbritannien nach Aussagen der Forscher bis zu 14 Milliarden Jahre durchhalten. Also noch einmal so viele Jahre, wie seit dem Urknall vergangen sind. Und dabei Temperaturen von bis zu 1.000 Grad Celsius überstehen. 

Mithilfe dieser Technologie könnten riesige Datenmengen dauerhaft archiviert werden. Auf einer 1,5 Millimeter dicken Glasscheibe mit dem Durchmesser einer CD finden Datenmengen von bis zu 360 Terrabyte Platz – theoretisch jedenfalls. Der Grund: Die Schreibgeschwindigkeit liegt aktuell bei gerade einmal einem Kilobyte pro Sekunde. Um auch nur die Hälfte des potenziellen Speicherplatzes zu nutzen, müsste ein Laser also fast 6.000 Jahre lang ununterbrochen arbeiten.

Handfestes für die Zukunft

Peter Kazansky arbeitet bereits an einer Alternative: „Um deutlich höhere Schreibgeschwindigkeiten zu erreichen, suchen wir aktuell nach einem Partner aus der Industrie“, sagt der Physik-Professor an der
Universität von Southampton und Erfinder der Technik. „Dazu sind wir derzeit in Gesprächen mit verschiedenen renommierten Speicherherstellern.“ 

Bis es so weit ist, könnten Hersteller wie Corning jedoch bereits ganz handfeste Glas-Innovationen auf die Straße bringen: Ende des Jahres 2016 soll der neue Supersportwagen Ford GT auf den Markt kommen. Dann mit ultradünner, extrem leichter und multifunktionaler Windschutzscheibe. „Bald“, sagt Doug Harshbarger, Direktor der Autoglas-Sparte bei Corning, „werden wir diese High-Tech-Scheiben auch in Modellen der Mittelklasse verarbeitet sehen.“

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