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Die neue Art des Kühlens Material gibt Energie in den Weltraum ab

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Ronggui Yang (r.) und Xiaobo Yin mit ihrer neu entwickelten Polymer-Folie.

(Foto: Glenn Asakawa/University of Colorado/dpa)

Gigantische Mengen Strom sind weltweit nötig, um Computer oder Gebäude zu kühlen. Ginge das auch anders? Forscher tüfteln an kühlenden Oberflächen, die ohne Energie auskommen. Eine neue Folie kann gleichzeitig Sonnenlicht reflektieren und Wärme abgeben.

Eine bestimmte Art von Folie auf der Oberfläche könnte künftig Gebäude oder Objekte kühlen - ganz ohne stromfressende Klimaanlagen. Die Folie sei chemisch so aufgebaut, dass sie gleichzeitig Sonnenlicht reflektiere und Wärme abgebe, schreiben US-Forscher im Fachmagazin "Science". Um etwa Gegenstände wie Computer während des Betriebs zu kühlen, wird eine Menge Energie benötigt. Fachleute suchen deshalb energiesparende Alternativen.

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Das neue Material besteht aus einem Kunststoff-Polymer, in das Mikrokügelchen von Siliziumdioxid eingelassen sind.

(Foto: Glenn Asakawa/University of Colorado/dpa)

Das Prinzip hinter dem neuen Material ist die sogenannte passive Strahlungskühlung: Es beruht auf der Tatsache, dass jeder Gegenstand Wärme in Form von Infrarotstrahlung abgibt. Ein kleiner Teil davon, nämlich Strahlung mit einer Wellenlänge von 8 bis 13 Mikrometern (Tausendstel Millimeter), kann die Atmosphäre durchdringen, ohne die Luft zu erwärmen. Die Strahlung gelangt also ungehindert in den -270 Grad Celsius kalten Weltraum.

Die Technik an sich ist nicht ganz neu. Den Autoren zufolge sind die meisten Materialien aber bislang nur nachts effizient oder recht teuer. Denn tagsüber machen die aufheizenden Sonnenstrahlen oft den kühlenden Effekt zunichte. Deshalb sei eine Struktur nötig, die sowohl in hohem Maße Wärmeenergie abgibt als auch so wenig wie möglich Sonnenlicht absorbiert, schreiben die Wissenschaftler um Yao Zhai von der Universität von Colorado in Boulder (US-Bundesstaat Colorado).

96 Prozent des Sonnenlichts wird reflektiert

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Sun City, Arizona: Die Forscher probierten ihr Material an klaren Tagen unter freiem Himmel aus.

(Foto: imago/JOKER)

Das neue Material der Forscher besteht aus einem Kunststoff-Polymer, in das Mikrokügelchen von Siliziumdioxid eingelassen sind. Das Material kann viel Energie in den Weltraum abgeben. Gleichzeitig sorgt eine 200 Nanometer dicke Silberbeschichtung dafür, dass 96 Prozent des Sonnenlichts reflektiert werden.

Die Forscher probierten ihr Material unter freiem Himmel an klaren Herbsttagen im US-Bundesstaat Arizona aus. Sie testeten eine Folie mit etwas über 20 Zentimeter Durchmesser in einem komplizierten Versuchsaufbau zur Mittagszeit. Dabei stellten die Wissenschaftler fest, dass die kühlende Wirkung des neuen Materials bei 93 Watt pro Quadratmeter lag. Und das geschah, obwohl die Sonne das Experiment mit mehr als 900 Watt pro Quadratmeter aufheizte.

Schnell und günstig herzustellen

Die Forscher um Zhai betonen, dass ihre neue Folie relativ günstig und schnell herzustellen ist. Zudem sei sie sehr leicht und passe sich auch an gewölbte Oberflächen an.

Auf dem Feld der Strahlungskühlung wird derzeit intensiv geforscht. Bereits Ende 2014 stellten US-Forscher um Shanhui Fan von der Stanford Universität einen ähnlichen Ansatz vor. Ihr Material besteht aus mehreren Schichten Siliziumdioxid und Hafniumoxid, die Kühlungsleistung war allerdings wesentlich geringer.

Fan legte Ende vergangenen Jahres nach. Er stellte zusammen mit anderen Forscher im Fachmagazin "Nature Communications" einen sehr aufwendigen und teuren Apparat vor, der sein Inneres um bis zu 42 Grad unter die Umgebungstemperatur kühlen kann.

Quelle: n-tv.de, Valentin Frimmer, dpa

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