Charakterisierung, Beurteilung und Modellierung des Langzeitverhaltens einer elektrochromen Kunststoffverscheibung

Um das Kundenerlebnis und das Raumgefühl der Kunden zu steigern, verfügen Fahrzeuge über immer größere Glasflächen. Aufgrund dieser Glasflächen kann es zur Blendung der Insassen und zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraums kommen. Um diese Nachteile zu vermeiden, stellt elektrochrome Kunststoffverscheibung eine aussichtsreiche Möglichkeit dar, die Leichtbau und Funktionalität kombiniert. In dieser Arbeit wird das Langzeitverhalten einer elektrochromen Kunststoffverscheibung und deren Komponenten im Hinblick auf den Einsatz als Fahrzeug-Dach untersucht. Zuerst wird eine umfassende Literaturrecherche zu den Materialien und deren Alterung durchgeführt und bewertet. Die Alterung fokussiert sich in erster Linie auf die jeweiligen Materialien des elektrochromen Systems. Verschiedene relevante Alterungseinflüsse werden auf die Eigenschaften der Materialien untersucht. Dafür werden Charakterisierungsmethoden entwickelt, um die optischen, elektrischen, mechanischen und elektrochemischen Eigenschaften der Materialien zu bestimmen. Das Langzeitverhalten wird für jedes Material und jede Eigenschaft ebenfalls statistisch modelliert. Die relevanten Alterungseinflüsse und geeignete Materialien werden dadurch nachgewiesen. Nach diesen Untersuchungen wird das Langzeitverhalten des gesamten elektrochromen Systems entsprechend der relevanten Alterungseinflüsse studiert. Dafür wird der Herstellprozess des Systems festgelegt. Darüber hinaus wird ebenfalls eine Prüfmethode entwickelt, um die Eigenschaften des Systems genau zu definieren und zu charakterisieren. Anschließend folgt ein statistisches Modell des Langzeitverhaltens, welches die Einflüsse der verschiedenen Alterungsfaktoren auf die Eigenschaften des Systems aufzeigt. Um das Optimierungspotenzial einer elektrochromen Kunststoffverscheibung zu zeigen, erfolgt ein Reengineering. Dazu werden Alternativsysteme mit einem anderen Substrat und verschiedenen Elektrolyten hergestellt und deren Alterung untersucht. Der Einfluss einer Vorkonditionierung bei der Herstellung wird ebenfalls betrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wahl der Materialien einen starken Einfluss auf die Eigenschaften des Systems hat. Eine Wechselwirkung zwischen der PEDT/PSS elektrochromen Schicht und der ITO-Elektrode konnte nachgewiesen werden. Die Ionenspeicherschicht und der Elektrolyt haben einen starken Einfluss auf das Langzeitverhalten. Die Leistung des Systems ist natürlich auch von den Alterungseinflüssen abhängig. Die UV Strahlung, die Kombination von Temperatur und Feuchtigkeit sowie die alleinige Temperaturlagerung haben einen besonders starken Einfluss auf die Eigenschaften der Schichten. Für das Gesamtsystem haben sich der Herstellprozess sowie die elektrochemischen Eigenschaften des Systems als entscheidende Parameter bezüglich des Langzeitverhaltens herausgestellt.