Door G.P. ThomasMay 6 2013

Transparantie is een fysische eigenschap die we elke dag waarnemen, maar waar we misschien niet al te lang bij stilstaan. Transparantie in materialen, ook wel diafanie of pelluciditeit genoemd, laat licht onaangetast door, en maakt ze dus doorzichtig.

Optisch doorzichtige materialen zijn essentieel in veel wetenschappelijke en fabricagetoepassingen en er wordt voortdurend gewerkt aan nieuwe manieren om ze te gebruiken, waarvan sommige verderop in het artikel worden belicht.

Maar wat maakt een materiaal doorzichtig? Het heeft alles te maken met hoe de atomen, en dus de elektronen, in een materiaal zijn gerangschikt. Als een foton (een lichtdeeltje) dat door een vaste stof reist een elektron met een energieverschil van gelijke energie ontmoet, zal het door dat elektron worden geabsorbeerd omdat het naar een hoger energieniveau “springt”. Dit betekent dat zeer weinig licht door het materiaal kan reizen zonder te worden geabsorbeerd, waardoor het materiaal ondoorzichtig wordt. Bij doorzichtige materialen is de energiekloof echter groter, zodat de fotonen de elektronen niet tot een hoger energieniveau kunnen opwekken. Hierdoor kunnen de fotonen onaangetast door het materiaal heengaan, waardoor het materiaal doorzichtig wordt. Dus in wezen is de interactie tussen licht en een materiaal gebaseerd op de golflengte van het licht en de aard van het materiaal.

Deze theorie wordt in meer geanimeerde details uitgelegd door professor Phil Moriarty van de Universiteit van Nottingham.

Belangrijke doorzichtige materialen

Er zijn veel natuurlijke en synthetische materialen die doorzichtig zijn, maar de hieronder genoemde hebben enkele van de meest nuttige toepassingen in de materiaalkunde:

• Glas
• Aluminiumoxynitride
• Diamant
• Saffier
• Transparante keramiek
• Transparante geleidende films

Toepassingen van Transparante Materialen

De hierboven opgesomde materialen hebben een brede waaier van toepassingen, van alledaags tot magisch.

Glas is het meest herkenbare doorzichtige materiaal, maar wordt in veel meer dan alleen ramen gebruikt. Zonnepanelen, microscopen, kassen en stralingsbescherming zijn slechts enkele van de verdere toepassingen van vlakglas.

Aluminiumoxynitride wordt gebruikt in een aantal infrarood- en defensiegerelateerde toepassingen, zoals speciale IR-koepels, transparante bepantsering, ramen voor lasercommunicatie en ook in bepaalde halfgeleidergerelateerde toepassingen.

De optische eigenschappen van diamant zorgen ervoor dat het toepassingen vindt in microgolf-infrarood- en röntgenonderzoek en belangrijk is in vensters voor laseruitgangen met hoog vermogen.

Saffierglas vindt toepassingen in kristallen horloges, hogedrukkamers voor spectroscopie en ook in barcodescanners (aangezien de hoge taaiheid en hardheid van het materiaal het krasbestendig maken).

Transparante keramiek kan worden gebruikt in transparante pantserruiten, hoogenergetische lasers, neuskegels voor warmtezoekende raketten, hoogenergetische fysica, stralingsdetectoren voor niet-destructief onderzoek, toepassingen op het gebied van veiligheid en medische beeldvorming en ruimteverkenning.

Materialen die transparant zijn voor infrarode straling worden vaak gebruikt in hoogwaardige ruimtevaarttoepassingen.

Transparante geleidende films kunnen worden gebruikt als elektroden op fotovoltaïsche apparaten en LED’s. Hun geleidingsvermogen is lager dan dat van transparante geleidende oxiden, maar zij hebben een lage absorptie van het zichtbare spectrum, waardoor zij zich als een transparante geleider kunnen gedragen.

Fotochromisch glas vindt toepassingen in voertuigen, vliegtuigen, apparaten en populaire skibrillen en zonnebrillen.

Materialen die doorzichtig zijn voor infrarode straling worden vaak gebruikt in hoogwaardige ruimtevaarttoepassingen.

Innovaties in doorzichtige materialen

Vele soorten glas zijn geïntroduceerd in de bouwindustrie. Thermochromisch glas reageert op warmte en fotochromisch glas reageert op licht. Door de transmissie van batterijstroom of elektriciteit wordt de doorzichtigheid van glazen scheidingswanden of bekledingen veranderd van volkomen helder in volledig ondoorzichtig. Dit kan gebeuren door de overdracht van elektrische ladingen onder laagspanning over een zeer dunne coating op het glasoppervlak die kan worden geactiveerd door sensoren die reageren op lichtintensiteit of handmatig met een schakelaar. Zo kan de hoeveelheid doorgelaten zonlicht worden geregeld, waardoor verwarming of koeling kan worden verminderd en de kunstmatige verlichting kan worden geoptimaliseerd.

Een actueel project dat gebruik maakt van lichtregulerende transparantie in een poging de energie-efficiëntie van gebouwen te maximaliseren is het experimentele huis van Werner Sobek in Duitsland.

Werner Sobek heeft geprobeerd een gebouw te maken dat zich aanpast aan verschillende niveaus van lichttransmissie, ventilatie en absorptie en heeft voorgesteld monofunctionele cellen in glas in te bouwen om de chemie ervan zodanig te veranderen dat een minimum aan energie nodig is om het gebouw van energie te voorzien.

Transparant plastic is ook uiterst belangrijk in The Eden project, UK. Het Eden Project, de grootste plantenbiosfeer ter wereld, maakt gebruik van geavanceerde plastic ethyl tetra fluor ethyleen of ETFE pneumatische kussens als gevelbekleding. Deze plastic folie is niet alleen doorzichtiger dan glas, deze opblaasbare kussens met drie lagen zijn ook veel lichter in vergelijking met glazen bekleding. Bovendien verslechtert ETFE niet in vervuilde milieuomstandigheden en is het milieuvriendelijk.

• Synthetische CVD Diamant -Element Six
• Transparante Materialen – GKN
• Material Innovations – Ryerson University

Written door

G.P. Thomas

Gary is afgestudeerd aan de Universiteit van Manchester met een eerstegraads graad in Geochemie en een Master in Aardwetenschappen. Na in de Australische mijnindustrie te hebben gewerkt, besloot Gary zijn geologielaarzen aan de wilgen te hangen en zich op het schrijven te richten. Als hij niet bezig is met het ontwikkelen van actuele en informatieve content, is Gary meestal te vinden terwijl hij op zijn geliefde gitaar speelt, of toekijkt hoe Aston Villa FC een nederlaag uit de kaken van de overwinning grijpt.

Citaties

Gebruik een van de volgende formats om dit artikel in uw essay, paper of verslag te citeren:

• APA

  Thomas, G.P.. (2020, 19 oktober). Waarom is glas doorzichtig? Transparante materialen en hun toepassingen begrijpen. AZoM. Retrieved on March 27, 2021 from https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=8141.

• MLA

  Thomas, G.P.. “Waarom is glas doorzichtig? Transparante materialen en hun toepassingen begrijpen”. AZoM. 27 maart 2021. <https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=8141>.

• Chicago

  Thomas, G.P.. “Waarom is glas doorzichtig? Transparante materialen en hun toepassingen begrijpen”. AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=8141. (accessed March 27, 2021).

• Harvard

  Thomas, G.P.. 2020. Why Is Glass Transparent? Inzicht in transparante materialen en hun toepassingen. AZoM, bekeken 27 maart 2021, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=8141.