Broschüre

Touch
the
future
Innovative Räume
Räume für Innovation
Danksagung und Mitwirkende
Viele Kolleginnen und Kollegen haben dazu beigetragen die – teilweise noch
im Teststadium befindlichen – Materialien von Performance Materials zu
installieren. Dabei haben sie oft die Grenzen ihrer eigenen Aufgabenbereiche
überschritten, um aus einem Material eine funktionelle Komponente für die
neuen Gebäude zu machen. Ein besonderes Dankeschön an alle für dieses
außergewöhnliche Engagement!
Zunächst möchten wir unserem Management in der Geschäftsleitung und
bei Performance Materials danken. Sie haben die großartige Gelegenheit
erkannt, die das Innovationszentrum bietet. Sie haben das Budget
bereitgestellt und dem Team die Arbeit an diesem spannenden Projekt
ermöglicht. Ein Dankeschön geht auch an das One Global Headquarter Team,
das das Architekturkonzept entwickelt hat, die komplexen Schnittstellen
erfolgreich gemanagt hat und das Ganze schlussendlich umgesetzt hat:
Jochen Renner als architektonischer Vordenker, Christof Hager von der
Investitionsseite, Heiko Kiefer, Dietmar Möller und Rudolf Zelmer von Seiten
des Projektmanagements.
Des Weiteren gilt unser Dank den zahlreichen Unterstützern im Performance
Materials Team: Das gesamte Team von Merck Window Technologies in
Eindhoven und Darmstadt hat eine fantastische Fassade mit Flüssig­
kristallfenstern erschaffen. Hannah Bürckstümmer, David Müller und Ron
Vaanholt haben dafür gesorgt, dass transparente Solarlamellen den Nutzen
des Gebäudes verbessern. Filip Roscam hat sich dafür eingesetzt, dass
Fassaden und Wände durch Effektpigmente schimmern und glänzen. Martina
Hüber, Ingo Köhler sowie Manfred Weigand haben sich um die LED- und
OLED-Beleuchtung gekümmert.
All das war nur durch die Unterstützung von engagierten externen
Partnern möglich – allen voran dank der professionellen Koordination des
Architekturbüros Henn. Ermöglicht wurden Solarzellen durch: Colt, G2E,
Solaronix; Beleuchtung durch: Philips, Zumtobel; Design und Technik durch:
Höweler + Yoon Architecture, Realities United und die Flüssigkristallfenster
durch: Scheuten, SuP Ingenieure.
Es ist unmöglich jeden zu erwähnen, der sich um das Projekt verdient
gemacht hat. Deshalb bitten wir um Entschuldigung, wenn wir den einen
oder anderen Namen versehentlich nicht erwähnen. Alle diese Beiträge – ob
groß oder klein – machen den Erfolg aus. So ist das Innovationszentrum ein
großartiges Beispiel für die Arbeit über organisatorische Grenzen hinweg!
Touch
the
future
Innovative Räume
Räume für Innovation
Das Geheimnis der
KReativität
Johannes Kepler
* 27. Dezember 1571
† 15. November 1630
1998 gelang dem amerikanischen Mathematiker Thomas Hales
die Lösung eines der 23 größten mathematischen Rätsel aller
Zeiten. Er bewies, dass die berühmte »Keplersche Vermutung«
korrekt ist. 1606 hatte der deutsche Astronom Johannes Kepler
postuliert: Kugelförmige Objekte lassen sich optimal raumsparend
stapeln, wenn man die oberen Kugeln in die Vertiefungen
legt, die sich zwischen den Kugeln der unteren Schicht auftun.
Obstverkäufer wissen das seit Urzeiten von Äpfeln, Melonen oder
Orangen. Doch am Beweis, dass man so den Raum tatsächlich am
besten ausnutzt, bissen sich die größten mathematischen Genies
jahrhundertelang die Zähne aus.
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Touch the future
Thomas Hales erkannte, dass der menschliche Geist dieses
Problem ohne Hilfsmittel schlicht nicht lösen konnte. Er musste
nämlich viele Tausend verschiedene Stapelvarianten vergleichen,
um herauszufinden, welche das mathematische Optimum
darstellt. Also machte Hales einen leistungsfähigen Computer zum
Assistenten. Damit gelang ihm der lange gesuchte Beweis, dass
die von Kepler vermutete Stapelvariante tat­sächlich die beste
ist. Natürlich ist der Einsatz von Computern in der Mathematik
keinesfalls neu. Aber Hales’ Methode, den Computer für die
Beweisführung einzuspannen, war ein Paradigmenwechsel.
Schließlich lieben Mathematiker den eleganten Beweisgang,
den ein Menschen­gehirn allein durchdenken kann. Doch viele
interessante Fragestellungen sind zu komplex für eine so
konservative Herangehensweise.
Diese Geschichte ist ein Lehrstück über Innovation, denn innovative
Ideen entstehen durch den Blick über den Tellerrand. Hales hat mit
dieser Offenheit sein Ziel erreicht. Wenn es ein Grundrezept für
Kreativität – vielleicht sogar Genialität – gibt, dann ist es der Sprung
aus einer Enge des Denkens innerhalb der eigenen Disziplin heraus.
Leonardo da Vinci bewegte sich zwischen Wissenschaft und Kunst,
Albert Einstein machte die großen Brüche im Theoriegebäude der
damaligen Physik zur Grundlage seiner beiden Relativitätstheorien.
Und der Meteorologe Alfred Wegener – nicht etwa ein Geologe –
entdeckte, dass die Kontinente sich bewegen.
Welche Schlüsse zieht ein Weltunternehmen, das Innovation lebt,
aus dieser Erkenntnis? Merck hat eine Antwort gefunden: Die
globale Konzernzentrale in Darmstadt soll ein offener Raum sein,
der Menschen zur Kreativität, zu außergewöhnlichen Ideen, zu
Neuem inspiriert. Wichtig ist dabei Transparenz, denn diese stärkt
das Vertrauen in die Kraft unseres Unternehmens.
Eine entscheidende Rolle in der Zukunft unserer Konzernzentrale
spielt das derzeit im Bau befindliche Innovationszentrum – und das
bereits bestehende modulare Innovationszentrum, das temporär
bis zur Eröffnung des finalen Gebäudes in Betrieb genommen
wurde. Diese Gebäude werden sich nach Abschluss der Bauphase
2018 in Sichtachse am neu geschaffenen Emmanuel-Merck-Platz
gegenüberliegen.
6
Touch the future
Beide erfüllen in dem Konzept mehrere Funktionen. In ihrer
stimulierenden Umgebung können Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
von Merck an innovativen Ideen arbeiten – und zwar Disziplinen
übergreifend und auch mit Partnern außerhalb von Merck.
Außerdem sind diese Bauten selbst Schaufenster in eine Zukunft,
die Merck mit intelligenten Materialien vielfältig mitgestaltet. Sie
machen somit die Zukunft unseres Unternehmens transparent und
im Wortsinne begreifbar.
Das Geheimnis der Kreativität
7
Schaufenster in die
Zukunft
Das modulare Innovationszentrum und der angeschlossene
Konferenz­bereich, durch die diese Broschüre führt, verwandeln den
architektonischen Raum auf einzigartige Weise in einen Denkraum.
Dieser soll die Kreativität beflügeln und zum Nachsinnieren über
ganz neue Möglichkeiten anregen. Damit lässt sich sogar ein Bogen
zum Raumbegriff hinter der Keplerschen Vermutung schlagen
und zur Geschichte über Thomas Hales. Denn das geometrisch
geschickte Stapeln von Kugeln führt ganz direkt zu intelligenten
Materialien, den innovativen → Performance Materials (ein →
bedeutet, dass die Broschüre Ihnen im Glossar vertiefende
Information anbietet), mit denen Merck Zukunft mitgestaltet.
Schließlich funktionieren viele dieser Materialien über die komplexe
Anordnung ihrer Moleküle im Raum, also über dreidimensionale
Geome­trie. Als vierte Dimension kommt noch die Zeit hinzu,
denn einige dieser Materialien – etwa Flüssigkristalle – reagieren
dynamisch auf Signale.
Die Wirkung solcher molekularen Ordnungen kann berückend
schön, brillant leuchtend, genial nachhaltig, inspirierend und
verblüffend sein. Wie diese Materialien unser Arbeits- und
Wohnumfeld intelligent und ästhetisch verändern werden, das zeigt
das modulare Innovations­zentrum in seinen Fassadenelementen
und seiner Inneneinrichtung.
Aus der Geschichte über Thomas Hales können wir noch etwas
lernen. Hales hat in seinem Beweis demonstriert, wie der Mensch
seine kreativen Fähigkeiten mit intelligenter Technik enorm
erweitern kann. Das gilt seit unsere Vorfahren das Feuer, den Hebel
und das Rad entdeckt haben. Heute schafft die Wissenschaft ganz
neue »Hebel«. Ein Beispiel hierfür ist Ihr Smartphone, mit dem
Sie, liebe Besucherinnen und Besucher, jederzeit Menschen fast
überall auf dem Globus erreichen können – sogar mit Live-Video.
Vor wenigen Jahrzehnten hätten viele Menschen über eine solche
Vision den Kopf geschüttelt.
Diesen beeindruckenden Fortschritt verdanken wir vor allem der
Quantenphysik, die Elektronik und Laser hervorgebracht hat, sowie
der modernen Chemie. Wahrscheinlich lassen Sie → Flüssigkristalle
von Merck tanzen, wenn Sie über den → Touchscreen Ihres
Smartphones streichen. Der »Quanten-Hebel« heutiger Techno­
logie hat die Möglichkeiten zur Kommunikation auf eine Weise
erweitert, die sich die Generation vor uns kaum erträumen konnte.
rundgang
Empfangsgebäude F131
Wir starten unseren Rundgang (siehe Plan in der Heftmitte) am
Besucherempfang im Gebäude F131. Gleich im Eingangsbereich
auf der linken Seite zieht das große TV-Display (1) mit 85 Zoll
Diagonale den Blick an. Für seine brillanten Farben sorgen
Flüssigkristalle von Merck, dem Weltmarktführer in diesem Bereich.
Zu unseren Kunden gehören führende Display-Hersteller, und
unsere speziell auf sie zugeschnittenen Flüssigkristallmischungen
firmieren unter dem Markennamen licristal.
Die Videos wirken gestochen scharf, denn es handelt sich um ein →
4K-Display. Ein solcher Flüssigkristallbildschirm hat eine wesentlich
höhere Auflösung als das Full-HD-Format, das derzeit noch als
Standard verbreitet ist. Allerdings löst 4K in einigen Bereichen
schon Full-HD ab, es handelt sich also strenggenommen nicht
mehr um eine Technologie von Morgen. Diese kann man bei dem
transparenten, interaktiven → Flüssigkristall-Display (LCD) (2) an
der Wand des Ausstellungs­bereichs bewundern, das – noch – an
Science Fiction »erinnert«.
Im Wartebereich des Besucher­empfangs begegnen uns zudem
zwei Leuchtobjekte der Zukunft. Es sind Installationen aus →
Organischen Leuchtdioden (OLEDs). Bei den kugelförmigen,
irisierend schimmernden Leuchten (3), die rechts über einer
erhöhten Sitzgruppe installiert sind, handelt es sich um die
Installation IRIS. Für diese erhielt der deutsche Designer Sebastian
Scherer den Lexus-Design-Award 2014. Die Kugeln bestehen aus
mundgeblasenem Glas, eine besondere Beschichtung verleiht
ihnen den schillernden Effekt. Die eigentliche Lichtquelle ist eine
kreisrunde OLED-Fläche oben an der Aufhängung.
Die zweite Lichtinstallation befindet sich im Wartebereich links des
Empfangs. Direkt an der Decke verbaut, sind bei der »Living 3D
sculpture« von Philips (4) die 960 filigranen OLED-Leucht­­kacheln
ganz offen zu sehen. Die mit dem »Red Dot Design Award«
ausgezeichnete OLED-Installation ist mehr als nur eine Leuchte.
Sie ist eine dreidimensionale Skulptur, über die – computeranimiert
– immer wieder neue Wellen von Licht laufen und den Betrachter in
ihren Bann ziehen.
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Touch the future
Rundgang
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Organische Leuchtdioden bieten – wie eine zukünftige organische
Elektronik ganz allgemein – eine Reihe von Vorteilen. Vor allem
lassen sie sich besonders energiesparend und in größeren Flächen
herstellen. Das ermöglicht in Zukunft vielleicht völlig neue
Beleuchtungskonzepte wie zum Beispiel »Videotapeten«. Für
optimale elektronische Eigenschaften und Langlebigkeit der OLEDs
sorgt dabei das Material livilux von Merck. Es eignet sich zudem
für zukunftsweisende Herstellungsverfahren, in denen die OLEDStrukturen einfach mit speziellen Tinten aufgedruckt werden.
Farbstoffsensibilisierte und organische Solarzellen erreichen zwar
noch nicht die Wirkungsgrade der Silizium-Solarzellen. Doch sie
bieten einige attraktive Vorteile im Vergleich zu der etablierten
Technologie: Sie können auch schwaches und diffuses Licht sehr
effizient in elektrische Energie umwandeln, und ihre Herstellung
benötigt erheblich weniger Energie. Merck hat verschiedene
Produktfamilien für die Produktion dieser Solarzellen entwickelt:
livion und Solarpur garantieren eine effiziente Funk­tion der
Zellen, bei Bedarf macht lisicon die organischen Halbleiter­
materialien druckfähig.
Modulares Innovationszentrum
Nun verlassen wir das Empfangsgebäude und gehen zum
modularen Innovationszentrum, das durch seine Architektur
auffällt: Die Baukörper des ersten Stockwerks sind gegen das
Erdgeschoss versetzt. An der uns zugewandten Südfassade fallen
Lamellenelemente (5) auf, die rötlich schimmern. Diese Lamellen
sind beweglich und richten sich nach der Sonne aus, um optimale
Leistung zu bringen. Sie können auch manuell gesteuert werden,
um die Helligkeit im Inneren der Räume anzupassen. Die rötliche
Farbe kommt von → farbstoffsensibilisierten Solarzellen (DyeSensitized Solar Cells, DSSCs), die in den Lamellen stecken.
Während sie den Raum gegen Sonne verschatten, produzieren sie
Strom: Diese kleine Anlage kann – zusammen mit der anderen
Anlage an der Südfassade des nördlichen Flügels – einen EinPersonen-Haushalt mit Strom versorgen.
Farbstoffsensibilisierte Solarzellen unterscheiden sich grundlegend
von herkömmlichen Silizium-Solarzellen: Sie imitieren den ersten
Schritt der Fotosynthese, in dem Pflanzen ebenfalls mit einem
Farbstoff – in der Natur ist es Chlorophyll – Energie aus Sonnenlicht
gewinnen. Der wesentliche Unterschied zur Natur besteht darin,
dass die Solarzellen elektrischen Strom produzieren, während
Pflanzen die eingefangene Solarenergie in chemische Energie
umwandeln.
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Touch the future
Rundgang
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Bevor wir den Bau betreten,
wenden wir uns kurz der
Nordseite des Innenhofs
zu, die vom Haupteingang
gesehen links liegt. Dort
befindet sich ein Aufbau
des ersten Stockwerks, an
dessen Südfassade weitere
Solarlamellen (8) zu sehen
sind. In ihnen arbeiten
ebenfalls DSSC-Solarzellen,
die hier allerdings in einer
einfachen Variante fest
angebracht sind.
Wir wenden uns nach links und gehen um die Ecke in das im
nördlichen Flügel gelegene Konferenzzentrum. Über uns liegt ein
Riegel des ersten Stocks, der mit seiner breiten Fensterfront (6)
auffällt. Die Fenster werden je nach Tageszeit und Lichteinfall
transparenter oder dunkler. Für die integrierte Verschattung
sorgt eine Flüssigkristallschicht in den intelligenten Fenstern.
Diese Technologie werden wir uns auf unserer Tour noch genauer
anschauen.
Der Haupteingang führt uns in den Innenhof des Baus. Silbern
und golden schimmernde Fassadenelemente (7) ziehen den
Blick an. Für das Glitzern sorgen Mercks → Effektpigmente
der Iriodin-Produktfamilie, die auf natürlichem Glimmer basiert.
Diese Farbpartikel erzielen ihre magische Wirkung, weil sie
das Umgebungslicht in ganz besonderer Weise reflektieren
und brechen.
Nun drehen wir uns um und besuchen den Südflügel des
Baus, der rechts vom Haupteingang liegt. Im Eingangsbereich
fällt ein großes interak­tives LC-Display (9) auf. Es lädt zum
Ausprobieren, zum Herumspielen ein. Auch dieser große Monitor
enthält verschiedene Materialien von Merck, da­runter natürlich
Flüssigkristalle. Berührungsempfindliche Bildschirme benötigen
zudem feine Mikrostrukturen, mit denen sie die Position eines
Fingers »erspüren«. Um die Herstellung dieser Strukturen
erheblich zu verein­fachen, hat Merck mit isishape spezielle
Chemikalien entwickelt.
Die Pulverbeschichtung mit
den wetterstabilen IriodinPigmenten von Merck sorgt
dafür, dass die Außenfassade
ihren Schimmer auch nach
vielen Jahren, die sie der
Witterung ausgesetzt ist,
nicht verliert.
14
Touch the future
Rundgang
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Besonders, wenn es draußen
dunkel ist, fallen die
verschiedenen Lampen (10) an
den Decken auf. Von diesen
leuchtenden Objekten gibt es
mehrere Varianten. Ihre
Lichtquelle besteht immer aus
anorganischen → Leuchtdioden
(LEDs). Auch LEDBeleuchtungen sind den
herkömmlichen Leuchtmitteln
in Nachhaltigkeit und Effizienz
überlegen. Im Vergleich zur OLED-Technik ist die LED-Technik
schon in vielen Anwendungen etabliert. Eine Seltenheit sind
allerdings immer noch LED-Lampen, die ganze Räume hell
beleuchten können. Die Lampen im modularen Innovationszentrum
tauchen die Räume zudem in ein angenehm warmes Licht, das an
Tageslicht erinnert. Genau das können die Leuchtstoffe der Marke
isiphor, indem sie das kalte Licht der Leuchtdioden in warmes Licht
umwandeln. isiphor ermöglicht sogar eine veränderbare Lichtfarbe,
sodass man für verschiedene Lichtstimmungen sorgen kann.
Nun werfen wir einen Blick in
den öffentlichen Bereich
(Co-Creation Space), der rechts
von uns liegt und von allen
Mitarbeitern genutzt werden
kann. Ein Besprechungsraum
zur rechten Seite ist mit
Innenwänden aus Glas (11)
ausgestattet. Das wäre nichts
Ungewöhnliches, wäre dieses
Glas nicht erstaunlich
wandlungsfähig: Auf Knopf­
druck wird es opak. Es lässt
dann zwar noch Licht hindurch,
ist aber nicht mehr transparent
und sorgt so auf Wunsch für
Privatsphäre. Für diesen Effekt
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Touch the future
sorgt eine dünne Flüssigkristallschicht. So können die Nutzer im
Konferenzraum ungestört arbeiten – bei Bedarf können sie die weiß
geschalteten Scheiben sogar als Projektionswände einsetzen.
Bei der hier eingebauten Technologie kann man die Flüssigkristall­
schicht in »Klarschaltung« noch als milchige Schicht erkennen,
wenn man schräg auf die Scheiben blickt. Die neue Generation wird
kristallklar sein.
Nun verlassen wir diesen Gebäudeflügel und überqueren den
Innenhof. An der gegenüberliegenden Seite finden wir einen
weiteren Eingang, durch den wir den nördlichen Flügel mit
Konferenzzentrum betreten. Auf der rechten Seite gibt es die
Möglichkeit, Kleidung und Gepäck wegzuschließen, dort sind auch
Waschräume. Auf der anderen Seite liegt der Eingang zum
Gästerestaurant. Neben ihm befindet sich eine Treppe, die uns nun
in den ersten Stock hinaufführt.
Wir erreichen den Flügel, der uns schon vor dem Haupteingang
mit seiner großen Fensterfront aufgefallen ist. Die Fenster gehören
zu einem langgestreckten Raum, der als Treffpunkt und Zugang
zu Konferenzräumen fungiert. Gegenüber von der Fensterfront
fällt eine silbrig schimmernde Wand (12) auf, die dem Raum eine
edle Atmosphäre verleiht. Für den Schimmer sorgt Mercks →
Effektpigment Iriodin Rutile Sterling Silver, das auf natürlichem
Glimmer basiert. Mercks Effektpigmente sind als Wanddekoration
in Form von Tapeten, Farbanstrichen und Beschichtungen auf
Innen- und Außenwänden von Gebäuden geeignet.
Rundgang
17
Der Star dieses Raums sind die intelligenten → Flüssigkristall­
fenster (13) (Liquid Crystal Windows, LCW). Wenn Sie sich gerade
bei hellem Sonnenschein in diesem Raum befinden, werden Sie die
abschattende Wirkung bemerken. Moderne Architektur zeichnet
sich durch Trans­parenz und viel Glas aus, was erhebliche
Anforderungen an die Klima­tisierung der Räume stellt. Besonders
im Sommer und im Sonnengürtel der Erde erfordern Bauten mit
viel Glasfläche gewaltige Klima­anlagen zur Kühlung. Entsprechend
hoch ist ihr Energieverbrauch. Für Abschattung sorgen meist
mechanische Jalousien oder fest installierte Blenden, oft in
Kombination mit dunkel getöntem Glas. Solche konven­tionellen
Abschattungslösungen sind aber unbefriedigend: Sie sind
unflexibel, verstellen den Blick und unterlaufen die von den
Architekten beabsichtigte Transparenz.
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Touch the future
Um die Architektur der Zukunft von diesen Fesseln zu befreien,
hat Merck mit licrivision eine völlig neue Verschattungstechnologie
auf Flüssigkristallbasis entwickelt. Je nach Situation können Sie
selbst erleben, wie die LC-Fenster die Sonneneinstrahlung wirksam
reduzieren und trotzdem einen freien Blick nach draußen erlauben.
Auch bei schrägem Blickwinkel bleiben diese Fenster kristallklar,
worauf wir bei Merck besonders stolz sind. Für den Effekt sorgt
eine dünne High-Tech-Beschichtung, in der die länglichen
Flüssigkristallmoleküle wie mikros­kopische Jalousien-Elemente
wirken. Angesteuert werden sie über eine geringe elektrische
Spannung. Im Hellzustand sind die Moleküle so gedreht, dass
sie wie offene Lamellen das Tageslicht maximal durch­lassen – im
Dunkelzustand drehen sie sich wie Lamellen, die geschlossen sind.
In diesem Zustand lassen die LC-Fenster fünfmal weniger Licht
Rundgang
19
durch als im Hellzustand. Die Verschattung lässt sich nach Wunsch
per Knopfdruck einstellen und ist zudem automatisch regelbar.
Unsere Mitarbeiter führen die Technik gerne vor.
Dank ihrer einzigartigen Eigenschaften sind Mercks smarte
LC-Fenster als wesentlicher Baustein einer nachhaltigen
Gebäudeklimatisierung einsetzbar. Schon deshalb ist Merck ein
überzeugter Treiber dieser neuen Technologie. Darüber hinaus
eröffnen diese Fenster einer Architektur der Zukunft völlig neue
Möglichkeiten. licrivision bietet eine breite Palette verschiedener
Farben, die der Flüssigkristallschicht beigemischt werden können.
Hinzu kommt, dass jedes Fenster als einzelnes »Bildpixel«
angesteuert werden könnte. Große Fassaden mit vielen
Einzelfenstern könnten so zu einem riesigen Display werden: Von
abstrakten, ornamentalen Farbmustern über Schrift oder figurative
Bilder bis hin zu Animationen sind den Ideen kaum Grenzen
gesetzt. licrivision macht Fassaden zeitlich veränderbar und
dynamisiert so die traditionell statische Wirkung von Architektur.
an, die einen hohen Wohlfühlfaktor für Menschen in Gebäuden
mit Nachhaltigkeit und einer revolutionär dynamischen
Architektur verbindet. Hier sehen wir damit im Wortsinn das
Fenster in eine Zukunft, in der Mercks intelligente Performance
Materials vielfältige Funktionen übernehmen.
An diesem Punkt haben wir das Ende des Rundgangs erreicht
und begeben uns wieder die Treppe hinunter zum Ausgang. Falls
Sie Sachen weggeschlossen haben, vergessen Sie diese bitte
nicht. Wir hoffen, dass Sie diese Reise in die Zukunft des
Wohnens und Arbeitens inspiriert hat. Als Thomas Hales 1994
die Herausforderung der Keplerschen Vermutung anpackte,
hatte er nach eigener Aussage das Gefühl, dass große Dinge
möglich seien. Bei Merck haben wir ebenfalls dieses Gefühl –
und mehr: Wir wissen, dass wir als Technologietreiber
Zukunft gestalten.
Bei aller Zukunftsbegeisterung gilt jedoch vor allem: Gebäude sind
langfristige Investitionen. Ihre Fassaden müssen über Jahrzehnte
hinweg den Witterungseinflüssen standhalten und dabei
funktionieren. Daher war die Lebensdauer für die Entwicklung der
LC-Fenster eine der großen Herausforderungen. Dank langer
Erfahrung mit Flüssigkristallen konnte Merck sie meistern.
Langzeittests beweisen, dass licrivision jahrzehntelang haltbar ist
und viele Millionen Schaltzyklen problemlos mitmacht. Die
intelligenten Fenster funktionieren von -20 °C im Winter bis zur
mittäglichen Hitze eines Sommers einwandfrei. Sie sind genauso
einfach wie konventionelle Fenster in Fassaden integrierbar und
zu reinigen.
Die LC-Fenster können sich sogar mit → organischer Photovoltaik
zu intelligenten Fassadenelementen kombinieren lassen, welche
die Sonne nicht nur abschatten, sondern auch aus ihr Energie
gewinnen. LC-Fenster sparen effizient Energie ein, weshalb sie
über die Lebensdauer eines Gebäudes gerechnet wirtschaftlich
sind. Mit licrivision bietet Merck also eine innovative Technologie
20
Touch the future
Rundgang
21
innovation –>
Modulares Innovationszentrum OG
Modulares Innovationszentrum EG
Empfangsgebäude F131
5
Norden
8
10
7
9
7
11
OG
4
3
12
1
2
13
6
ENDE
12. Effektpigmentwand
13. Flüssigkristallfenster
5. Bewegliche DSSC-Solarlamellen
6.Flüssigkristallfenster
7.Effektpigmentfassade
8. Fixe DSSC-Solarlamellen
9. Interaktives Flüssigkristall-Display
10. LED-Deckenleuchten
11. Schaltbare Glaswände mit Flüssigkristallen
START
1. 2.
3.
4.
85-Zoll-4K-Flüssigkristall-Display
Transparentes, interaktives Flüssigkristall-Display
Kugelförmige, irisierende OLED-Leuchten
»Living Sculpture« OLED-Leuchte
Glossar
<– erleben
Merck Performance Materials
Dieser Begriff fasst innovative High-Tech-Chemikalien von Merck
zusammen, die entscheidend für die Wirkung und Funktion
verschiedenster Produkte und Technologien sind. Dazu zählen
Flüssigkristalle (Liquid Crystals, LCs) und andere Materialien für
LC-Displays und LC-Fenster; Effektpigmente für Lacke, Kunst­
stoffe, Nahrungsmittel und Kosmetika; funktionale Materialien;
sowie Spezialchemie für organische und anorganische
Leuchtdioden (OLEDs und LEDs), organische Photovoltaik und
Elektronik. Dazu kommen hochreine Materialien zur Verwendung
in Halbleitern und für den photolithographischen Druck. Einige
dieser zukunftsweisenden Technologien führt das Innovations­
zentrum vor. Ihr Funktionsprinzip erklärt dieses Glossar
detaillierter.
Performance Materials ist ein wichtiger, wirtschaftlich sehr
erfolgreicher Bereich von Merck. Bei den Flüssigkristallen zum
Beispiel ist Merck Weltmarktführer und Innovationstreiber.
Das gilt auch für die neueste Generation der Flüssigkristalle für
Mobilgeräte, die brillante, energiesparende und aus extremen
Blickwinkeln ablesbare Displays ermöglicht. Merck hat seit über
hundert Jahren Erfahrung mit Flüssigkristallen. So lag es nahe,
über den Tellerrand des Display-Markts hinaus zu schauen
und auf Basis dieses Erfahrungsschatzes völlig neue, innovative
Produkte zu ent­wickeln. Ein Ergebnis sind die LC-Fenster,
für die Merck in den kommenden Jahren einen wachsenden
Markt erwartet.
28
Touch the future
Ein weiterer Bereich intelligenter Materialien mit hohem
Zukunftspotenzial lässt sich unter dem Oberbegriff »organische
Elektronik« zusammenfassen. Dazu zählen die organische
Photovoltaik, die im modularen Innovationszentrum gezeigten
farbstoffsensibilisierten Solarzellen, organische Leuchtdioden
(OLEDs) und organische Transistoren, die in LC-Displays die
einzelnen Pixel ansteuern. Die Vorteile organischer Elektronik sind
Nachhaltigkeit und Flexibilität. Im Prinzip lässt sich organische
Elektronik auf viele, sogar flexible Trägermaterialien drucken. Das
eröffnet in Zukunft völlig neue Anwendungsgebiete, an die wir
heute wahrscheinlich nicht einmal denken.
Doch auch in der anorganischen Elektronik gibt es viele
Bereiche, in denen Merck mit innovativen Materialien dabei ist.
Die neuen Gebäude beispielsweise sind mit vielen LED-Lampen
ausgestattet. Leuchtmittel von Merck sorgen für angenehm
warmes Tageslicht – und sogar farbiges Licht. Auch in den LEDHintergrundbeleuchtungen moderner LC-Displays stecken
solche speziellen Leuchtstoffe von Merck. Sie sorgen für brillante
Farben und sparen Energie.
Glossar
29
Flüssigkristalle (LCs)
Auf dem Gebiet der Flüssigkristalle (Liquid Crystals, LCs) war
Merck von Anfang an dabei. Bereits 1905 unterstützte Emanuel
August Merck den Karlsruher Physikprofessor Otto Lehmann,
für dessen Pionierforschung er in Darmstadt besonders reine
Flüssigkristalle herstellen ließ. Normalerweise sind Moleküle nur
in festen Kristallen perfekt geordnet, in Flüssigkeiten schwimmen
sie chaotisch durcheinander. Flüssigkristalle entpuppten sich
jedoch als Zwitter: Obwohl sie flüssig sind, zeigen sie eine gewisse
kristalline Ordnung. Ihre stäbchenförmigen Moleküle richten
sich aus wie Fische in einem Schwarm. Zudem reagieren sie wie
winzige Antennen auf die elektromagnetischen Wellen des Lichts.
Deshalb können solche Molekülschwärme speziell präpariertes,
»polarisiertes« Licht entweder durchlassen oder ausblenden. Das
geschieht in den Pixeln der Flüssigkristall-Displays – ähnlich aber
auch in Flüssig­kristallfenstern, die Sonnenlicht abschatten können.
Die Dinge und Objekte, die uns im Alltag umgeben, sollen nicht
allein zunehmend smart, funktionell und interaktiv werden. Sie
sollen auch ästhetisch anziehend und zugleich umweltverträglich
sein. Dabei spielen Farben eine wichtige Rolle. Merck entwickelt –
ebenfalls als Weltmarktführer – eine wachsende Palette von
einzigartigen Effektpigmenten für verschiedenste Anwendungen.
Einige Beispiele für Lacke und Wand­farben zeigt das modulare
Innovationszentrum. Die Anwendungen der Effektpigmente
reichen von edlen Autolacken bis hin zu Kosmetika. Aber auch
Funktionalität und Sicherheit spielen eine zunehmende Rolle:
Merck bietet Sicherheitskonzepte für den globalen Produktschutz
sowie funktionelle Pigmente und Additive für eine Vielzahl von
Anwendungen an.
Merck Performance Materials ist ein Bereich, der ganz besonders
von Innovation lebt und mit ihr wächst. Derzeit arbeiten hier
weltweit über 6.000 Mitarbeiter, und der Jahresumsatz beträgt
rund 2,5 Milliarden Euro.
30
Touch the future
In Flüssigkristall-Displays
arbeiten spezielle Mixturen
aus einem »Grundbaukasten«
verschiedener Flüssig­
kristallmoleküle. Diese
Grundbausteine, »Singles«
genannt, produziert Merck in
Darmstadt. Rund 200
Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler entwickeln
dort mit einem jährlichen
Forschungsbudget von
60 Millionen Euro immer neue Singles für spezielle Anforderungen.
Mittlerweile umfasst Mercks Portfolio mehr als 300 Singles.
Aus diesen stellt Merck an seinen asiatischen Standorten in China,
Japan, Korea und Taiwan für die Kunden jährlich über Tausend
maßgeschneiderte Mischungen her. Die Rezepturen entstehen in
enger Zusammen­arbeit mit diesen Kunden, zu denen alle
führenden Display-Hersteller gehören.
Glossar
31
Flüssigkristall-Displays (LCDs)
Flüssigkristall-Displays (Liquid Crystal Displays, LCDs) sind wie
ein Sandwich aufgebaut. Sie bestehen aus zwei Glasplatten,
auf denen jeweils ein sogenannter Polarisationsfilter (Polfilter)
aufgebracht ist. Zwischen diesen befinden sich die Flüssigkristalle.
Als Lichtquelle dient in der Regel eine weiß leuchtende Fläche
hinter diesem Sandwich, bei modernen Displays basiert diese
Hintergrundbeleuchtung auf weißen Leuchtdioden (Light Emitting
Diodes, LEDs).
Allerdings ist das Licht dieser Hintergrundbeleuchtung zunächst
ein elektromagnetischer Wellensalat, der in allen Raumrichtungen
schwingt. Auf seinem Weg zur Displayoberfläche muss das Licht
daher zunächst einen Polfilter passieren. Dieser sortiert aus dem
Wellensalat eine bestimmte Schwingungsrichtung aus, denn die
stäbchenförmigen Flüssigkristallmoleküle können nur sauber
in einer Richtung schwingendes Licht steuern. Diese Moleküle
richten sich in der Flüssigkeit aus wie ein Fischschwarm, dessen
Orientierung über ein elektrisches Feld drehbar ist. Dabei dreht der
Molekülschwarm wiederum die Schwingungsrichtung des Lichts
auf seinem Weg durch die Flüssigkristalle. An deren Ende trifft es
auf den zweiten Polfilter, der zum ersten gekreuzt angeordnet ist.
Hat der Schwarm die Lichtschwingung wie eine Schraube um 90°
gedreht, dann kann das Licht den zweiten Polfilter ungehindert
durchdringen. Bei keiner Drehung stoppt der Polfilter das Licht.
Das Display bleibt schwarz.
Nach diesem Grundprinzip schaltet jedes einzelne Pixel im LCD das
Licht. Ein Farbfilter sorgt für eine der Grundfarben der Bild­
darstellung. Die Pixel besitzen zum Schalten der Flüssigkristalle
Elektroden, die über Dünnfilm-Transistoren (TFTs) angesteuert
werden. Über den Pixel­elektroden befindet sich die Füllung aus der
Flüssigkristallmischung, die sich durchgehend über das gesamte
Display erstreckt.
Merck hat in der LCD-Technologie immer wieder Meilensteine
gesetzt. Ein wichtiger war die Markteinführung der In-PlaneSwitching(IPS)-Technologie, deren Patent Merck 1995 vom
32
Touch the future
LED-Hintergrundbeleuchtung
Reflektionspolarisator
Polarisator
Transistoren auf Glas
Flüssigkristalle
Glas mit Farbfilter
Optischer Kompensationsfilm
Polarisator
Strukturierter Film für 3D
Deckglas mit Touch-Funktion
Fraunhofer-Institut für Angewandte Halbleiterphysik erwarb. Sie
ermöglichte LCDs, die in einem weiten Blickwinkel von bis zu 170°
farbige und kontrastreiche Bilder zeigen.
Ein weiterer Meilenstein ist die Vertical-Alignment(VA)-Technologie,
die Merck 1997 gemeinsam mit Fujitsu entwickelte. Erst sie
erlaubte die ultrakurzen Schaltzeiten, mit denen LCDs schnelle
Bewegungen flüssig und scharf darstellen können. Damit wurden
LCDs endlich videotauglich und verhalfen flachen Fernsehgeräten
und Computermonitoren zum Durchbruch.
Glossar
33
Der Siegeszug von Smartphones und Tablets mit Touchscreen
erforderte eine weiterentwickelte IPS-Technologie. Diese Displays
mussten aus allen gedrehten Blickwinkeln ablesbar und durften
nicht wie Stand­monitore druckempfindlich sein. Vor allem mussten
diese Displays in brillanten Farben leuchten und trotzdem Energie
sparen. Erst das ermöglichte flache Geräte mit kleinen Akkus, die
trotzdem lange Laufzeiten erreichen. Merck entwickelte dafür die
Fringe Field Switching (FFS)- und die besonders Energie sparende
UB-FFS-Technologie. UB steht für Ultra Brightness und besagt,
dass die Flüssigkristalle das Licht der Hinter­grund­­beleuchtung
besonders effizient ausnutzen.
Produkte von Merck: Mercks Portfolio an kundenspezifischen
Flüssigkristallmischungen trägt den Namen licristal. Heute bietet
Merck zudem intelligente Materialien für nahezu alle weiteren
Komponenten von Displays an: isiphor für die Leuchtstoffe in den
LEDs der Hintergrund­beleuchtung, neue »Quantenmaterialien«
für besonders brillante Farben (zusammen mit Qlight Nanotech
entwickelt), lisicon ermöglicht einfach druckbare organische TFTTransistoren zur Ansteuerung der einzelnen Bildpixel.
Touchscreens
Berührungsempfindliche Displays müssen »erspüren«, wo sich
gerade ein Finger befindet. Dafür wurden verschiedene
Technologien entwickelt, wobei sich heute vor allem zwei
verschiedene Systeme durchgesetzt haben. Ein System reagiert
auf Fingerdruck, der zwei leitfähige Schichten an der Druckstelle
verbindet. Das andere System registriert winzige Änderungen
im elektrischen Widerstand durch die Berührung. Dieses
»kapazitive« System hat sich vor allem bei Smartphones und
Tablets etabliert.
In beiden Systemen müssen die Displays elektrisch leitfähige
Schichten besitzen, die durch feine Linien in voneinander
isolierte Bereiche getrennt sind. Sind diese Linien zum Beispiel in
34
Touch the future
übereinander liegenden Schichten gegeneinander gekreuzt, dann
kann die Elektronik über diese Matrix den Punkt der Berührung
orten. Diese feinen Linienstrukturen müssen bei der Herstellung
geätzt werden. Merck hat dafür ein innova­tives System entwickelt,
in dem eine Ätzpaste wie bei einem Siebdruck aufgedruckt wird.
Nach dem Ätzen muss sie nur noch abgewaschen werden, was den
Prozess erheblich vereinfacht und beschleunigt.
Produkt von Merck: isishape.
Glossar
35
Flüssigkristallfenster (LC-Windows)
Die smarten Flüssigkristallfenster gehören zu den besonders
beeindruckenden Zukunftstechnologien, die das modulare
Innovationszentrum ausstellt. Merck forscht schon länger an
Fenstern, die ihre Eigenschaften intelligent verändern können.
Die neueste Generation der LC-Fenster ist im ersten Stock des
modularen Innovationszentrums eingebaut. Diese Fenster
gewähren auch unter schrägen Blickwinkeln einen
kristall­klaren Durchblick.
4K-Displays
Im Grundprinzip funktionieren die LC-Fenster wie LC-Displays,
wobei ein Fenster einem einzigen, großflächigen Pixel entspricht.
Die LC-Fenster bestehen ebenfalls aus zwei Glasscheiben, zwischen
denen sich ein Film mit Flüssigkristallen befindet. Die Scheiben
sind zudem jeweils mit einer sehr dünnen elektrisch leitfähigen
Schicht versehen. Legt man an diese eine geringe elektrische
Spannung von wenigen Volt an, dann kann man darüber die
Flüssigkristallmoleküle im Film drehen. Die Moleküle wirken dabei
wie mikroskopische Jalousie-Elemente: Im Hellzustand stehen
sie parallel zum einfallenden Tageslicht und lassen es durch,
im Dunkel­zustand stellen sie sich quer und blocken es ab. Der
elektrische Energieverbrauch ist vernachlässigbar gering.
Inzwischen gibt es bereits Kompaktkameras und Smartphones,
die Videos im 4K-Format aufnehmen können. Das heute etablierte
von Fernseh­sendern eingesetzte Full-HD-Format löst ein Bild mit
1.080 Bild­­punkten (Pixel) in der Höhe und 1.920 Pixel in der Breite
auf. Bei 4K-Formaten sind es dagegen rund 4.000 Bildpunkte
in der Breite. Bei 4.096 x 2.160 Pixeln zum Beispiel ergibt das
ungefähr eine vierfache Full-HD-Auflösung – das Bild erscheint also
wesentlich schärfer. Von den vier »Kilopixeln« in der Breite stammt
auch die Bezeichnung »4K«.
Noch ist das Angebot an 4K-Videos übersichtlich. Doch es ist
logisch, dass es der technologischen Entwicklung folgend wachsen
wird. Und die Entwicklung geht weiter: 2015 wurde bereits das
erste 8K-Video auf youtube hochgeladen. Die Zukunft wird immer
schärfer, zumindest in der Auflösung von Displays.
36
Touch the future
Glossar
37
Die LC-Fenster von Merck erreichen einen hohen Kontrast zwischen
Dunkel- und Hellzustand. Sie lassen sich also zum Beispiel so
einstellen, dass sie 50 Prozent des Tageslichts durchlassen, wenn
sie auf hell geschaltet sind, und 10 Prozent in der Dunkelschaltung.
Dieser Arbeitsbereich lässt sich auf Wunsch verschieben. So
lassen die LC-Fenster maximal 70 Prozent des Lichts passieren,
im maximal erreichbaren Dunkelzustand sind es nur noch 5
Prozent. Sie wirken im gesamten Spektrum des Tageslichts
und sind damit farbneutral. Merck nutzt zusätzlich eine breite
Palette an Farbstoffen, die in die Flüssigkristallmischungen ein­
gearbeitet werden können. Damit kann man die Fenster als bunte
Fassadenelemente gestalten.
Neben der Transparenz bestand die Herausforderung bei der
Entwicklung darin, die Fenster langlebig zu machen. Vor allem
sollte starkes Sonnenlicht die Flüssigkristallschicht nicht altern
lassen. Deshalb besitzt diese Schicht einen integrierten Blocker
für die kritische UV-Strahlung. Mercks LC-Fenster-Technologie
bewies in ausführlichen Langzeittests, dass sie nach Millionen
von Schaltungen einwandfrei funktioniert. Zudem halten die
Flüssigkristallfenster Temperaturen zwischen -20 und + 120 °C
stand, ohne ihre Funktion zu verlieren. Auch hohe Feuchtigkeit
kann ihnen nichts anhaben.
Die LC-Fenster sind genauso einfach wie herkömmliche Fenster
einzubauen und sauber zu halten. Wenn sie später beim Abriss
eines Gebäudes entsorgt werden, lassen sich die Materialien
problemlos trennen und recyceln. Auch am Ende ihres Lebens ist
die LC-Fenster-Technologie von Merck nachhaltig.
Leuchtdioden (LEDs)
Anorganische Leuchtdioden auf Halbleiterbasis sind längst Teil
unseres Alltags. Moderne LEDs holen 15-mal mehr Licht aus
elektrischer Energie als Glüh­birnen. Allerdings tendierten gerade
die ersten Generationen von LEDs zu einem kalten, fast bläu­lichem
Licht. Um eine angenehme Beleuchtung von Innenräumen zu
erreichen, muss ihr Licht in ein warmweißes Tageslicht verwandelt
werden. Das ermöglichen innovative Materialien von Merck.
LEDs bestehen im Wesentlichen aus einer Halbleiterdiode, die
unter elektrischer Spannung leuchtet, und einem Leuchtstoff,
der das Licht farblich verändert. Dioden sind grundsätzlich
Quantenbauelemente, die eine sehr reine Lichtfarbe ausstrahlen,
bei weißen LEDs ist es ein inten­sives Blau. Wie wird daraus aber
Weiß? Weißes Licht ist eine Mischung aller Spektralfarben. Für
diese Mischung sorgt der Leuchtstoff, wenn ihn das blaue Licht der
Diode durchstrahlt.
Mit dem Leuchtstoff kommt Merck ins Spiel. Unter dem
Produktnamen isiphor haben wir eine Palette an grünen, gelben
und roten Leuchtstoffen entwickelt, die in der richtigen Mischung
das blaue Diodenlicht hocheffi­zient in Weißlicht umwandeln
können. Die genaue Mischung entscheidet dabei über die
Eigenschaft des Weißlichts, die sogenannte Farbtemperatur.
So kann es als warmweißes Tageslicht für eine Lampe
abgestimmt werden – oder eher kühl und brillant für eine LCDHintergrundbeleuchtung.
Produkte von Merck: LuAG-isiphor, Oxynitrid-isiphor.
Produkt von Merck: licrivision
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Touch the future
Glossar
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Organische Leuchtdioden (OLEDs)
Organische Leuchtdioden unterscheiden sich durch ihr Material
grundsätzlich von LEDs. Anstelle von anorganischen Halbleitern
stecken in ihnen organische Halbleiter. Noch steht diese
Zukunftstechnologie erst am Anfang. Es ist aber absehbar, dass
ihre beiden Hauptanwendungen Displays und Beleuchtung sein
werden. Bei Smartphones sind OLED-Displays bereits etabliert,
erste OLED-TV-Geräte sind inzwischen ebenfalls kommerziell
verfügbar. Für die Beleuchtungstechnik sind sie attraktiv, weil sie
flächige, blendfreie und sehr dünne Lichtquellen mit natürlicher
Farbwiedergabe sind.
OLEDs unterscheiden sich auch in der Herstellung von
herkömmlichen LEDs. Der Prozess benötigt weniger Energie und
keine ätzenden, hoch­giftigen Chemikalien. Letztere sind bei der
anorganischen Halbleitertechnologie unvermeidbar und müssen
aufwendig aus der Umwelt fern gehalten werden. Die etablierten
Herstellungsverfahren für OLEDs ähneln allerdings in gewisser
Hinsicht der Herstellung von LEDs: Schrittweise dampft man im
Vakuum die einzelnen Funktionsschichten der OLED auf einen
transparenten Träger auf – allerdings bei wesentlich niedrigeren
Temperaturen, was Energie spart. Ist das Trägermaterial aus einem
flexiblen Material gefertigt, wie spezielles, biegsames Glas oder
eine flexible Polymerfolie, so lassen sich biegsame bzw. flexible
OLEDs herstellen – eine faszinierende, neue Generation von
Displays entsteht, die weltweit immer mehr Menschen begeistert.
Noch zukunftsfähiger als das Aufdampfen von OLED-Materialien ist
ein alternatives Verfahren, das Merck zusammen mit Seiko Epson
entwickelt hat. Dazu mischt man Tinten die Halbleiter-Zutaten bei,
was diese ganz einfach druckbar macht. Sogar hochauflösende
OLED-Displays lassen sich mit Tintenstrahldruckern herstellen.
Diese Prozesstechnik hat viele Vorteile. Vor allem kommt sie ohne
Vakuum aus und benötigt keine Energie zum Verdampfen der
Materialien. Auch in der Wahl der Trägermaterialien ist das Drucken
flexibler, weil diese nicht erhitzt werden müssen.
Produkt von Merck: Für beide Produktionsverfahren hat Merck
unter dem Markennamen livilux eine Familie von smarten
Materialien ent­wickelt, die Langlebigkeit garantieren.
Organische Photovoltaik (OPV)
Photovoltaik dreht im Prinzip die Funktionsweise von Leuchtdioden
um: Anstatt mit elektrischer Energie Licht zu erzeugen, wandeln
Solarzellen Licht in elektrische Energie um. Das gilt selbst­
verständlich auch für die organische Photovoltaik (OPV). OPV nutzt
im Prinzip einen organischen Materialbaukasten, der den OLEDs
verwandt ist. Wie bei den OLEDs hat Merck auch für OPV ein
System entwickelt, dass es erlaubt, leichte und flexible Folien mit
organischen Solarzellen zu bedrucken.
Solch flexibel herstellbare OPV ermöglicht völlig neue
Anwendungen. Als transparente Schicht auf Fenstern können sie
zum Beispiel Innenräume abschatten und zugleich Strom
erzeugen. OPV ist in Fassadenelemente und sogar in smarte
Textilien integrierbar.
Produkt von Merck: lisicon.
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Touch the future
Glossar
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Farbstoffsensibilisierte Solarzellen (DSSCs)
Farbstoffsensibilisierte Solarzellen (Dye-Sensitized Solar Cells,
DSSCs) imitieren den Prozess der Fotosynthese in Pflanzen. In
der Natur fängt Chlorophyll als Farbstoff das Licht ein, aus dem
die Pflanze in einem mehrstufigen Prozess chemisch umsetzbare
Energie gewinnt. Bei DSSCs fangen künstliche Farbstoffe das
Licht sehr effizient ein. Diese Farbstoffe sind auf einer elektrisch
halbleitenden Trägerschicht aus Titandioxid aufgebracht. Ein
so-genannter Elektrolyt sorgt dafür, dass in der Zelle ein vom
Licht angetriebener Strom fließen kann. Aus chemischer Sicht sind
DSSCs damit den Akkus und Batterien verwandt.
Unter idealen Lichtbedingungen im Labor erzeugen konventionelle
Siliziumsolarzellen heute etwa viermal so viel Strom wie
kommerzielle DSSC-Zellen. Dieser Abstand wird sich mit
zunehmender Technologiereife der DSSC-Zellen verringern. Im
Gegensatz zur Silizium-Technologie wandeln DSSC-Zellen auch
diffuses Licht effizient in Strom um, etwa bei starker Bewölkung.
Aus Sicht von Architekten besonders interessant ist auch, dass
DSSC-Zellen transparent und farblich angepasst sein können
und sich in herkömmliche Bauelemente für Fenster und Fassaden
integrieren lassen.
Organische Photovoltaik (OPV),
Beschreibung siehe Seite 41.
Produkte von Merck: livion und Solarpur für kundenspezifische
Elektrolytsysteme, dazu hochreine Einzelkomponenten für DSSCs.
Glossar
43
durch Interferenz, bei der sich Lichtwellen, die an der Oberbeziehungsweise Unterseite des Pigmentes reflektiert werden,
überlagern können. Des Weiteren nimmt das menschliche Auge
diese Mehrfach­reflexion als einen Glanz wahr, der aus der
Tiefe zu kommen scheint.
Ein Rohstoff für Perlglanzeffekte kommt aus der Natur: Glimmer.
Dieses natürlich vorkommende Mineral ist auch der Ausgangsstoff
für einige Produkte von Merck. Dazu wird das Rohmineral gereinigt,
fein gemahlen und mit einem oder mehreren Metalloxiden
beschichtet. Die Dicke der Beschichtung bestimmt, welche
Interferenzfarbe entsteht. Durch Variieren der Prozesse lassen sich
so verschiedene Effekte erzielen. Sie reichen von einem matten
Schimmern über Perlglanz- und Perlmutteffekte bis hin zu einem
Schillern in Regenbogenfarben. Auf diese Weise stellt Merck zum
Beispiel Effektpigmente der Marke Iriodin her.
Effektpigmente und funktionelle Materialien
Wir Menschen erfassen unsere Umgebung primär über visuelle
Eindrücke, und nichts fasziniert uns so sehr, wie kräftige Farben
und glitzernde Oberflächen. Aus vielen unserer alltäglich
verwendeten Produkte sind Glanz und Glitzer gar nicht mehr
wegzudenken – von Autolacken über Kunststoffe bis hin zu
Kosmetika und Lebensmitteln. Das modulare Innovationszentrum
demonstriert, wie Beschichtungen mit Glanzeffekten innen und
außen architektonische Ausrufezeichen setzen können.
Im Produktportfolio von Merck spielen Effektpigmente seit vielen
Jahrzehnten eine wichtige Rolle. Der Fokus liegt auf sogenannten
Perlglanzpigmenten. Perlglanzpigmente sind natürliche und
synthetische Pigmente, die sich durch hohen Glanz, Brillanz
und irisierenden Farbeffekt auszeichnen. Der visuelle Eindruck
entsteht durch Reflexion und Ablenkung des Lichtes an dünnen
Multischichten. Durch die Wechselwirkung mit Licht entstehen
zwei Effekte: Glanz und Farbe. Die Farbeffekte entstehen auch
44
Touch the future
Merck entwickelt darüber hinaus künstliche Trägermaterialien,
wie zum Beispiel auf synthetisch hergestellten Plättchen aus
Aluminiumoxid, Siliziumdioxid oder Kalzium-Aluminium-Borosilikat
(Glasplättchen). Durch Beschichten mit Metalloxiden lassen sich
damit ganz neue, faszinierende Effekte erzielen, die mit Glimmer
nicht möglich wären. Ein Beispiel für solche Pigmente ist die Marke
Xirallic von Merck.
Pigmente von Merck dienen aber nicht allein der Ästhetik.
Zu unserem Portfolio gehören auch funktionelle Pigmente
und Materialien, die zum Beispiel elektrisch leitfähig sind und
Fußbodenbeläge dauerhaft anti­statisch machen. Andere Pigmente
können die Wärmestrahlung von der Sonne reflektieren und so
zum Beispiel zur Gebäudekühlung beitragen. Merck bietet zudem
funktionelle Pigmente zur Lasermarkierung von Produkten an. Mit
ihnen lassen sich Produkte gestochen scharf und schnell markieren
– und zwar dauerhaft.
Produkte von Merck: Xirallic, Meoxal und Iriodin für
Industrieanwendungen; Ronastar, Xirona für Kosmetika; Iriotec,
Securalic, Durazane, Tivida, Ronacare, IR3535 für funktionelle
Anwendungen.
Glossar
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Herausgegeben von:
Merck KGaA
Unternehmensbereich Performance Materials
Text: Roland Wengenmayr
Redaktionsteam: Clemens Grütz, Judith Rahner, Dieter Schroth
Gestaltung und Satz: West Communication, Darmstadt
Bildnachweis: © www.fotolia.com: Illustration von Nickolae S. 4,
Foto von Jan Ebling S. 5, Foto von Yurakp S. 21, Foto von Peshkova
S. 35, Foto von Demarco S. 39; © Getty Images: Fotos S. 7, 29,
36; © Architekturbüro Henn: Foto S. 1, 23–26; © Ingmar Kurth:
Foto S. 18–19; © Lapp Gruppe: Foto S. 42; © Lichtbildatelier
Eva Speith: Fotos S. 8–9, 10, 2 x 11, 13, 3 x 14, 2 x 15, 2 x 16, 17,
30; © Merck KGaA: Fotos S. 31, 33, 37, 40, 43, 44
Druck: Werbedruck Petzold GmbH, 64579 Gernsheim
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April 2016
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