Erfunden: ein transparentes Material, das Wärme leitet und gleichzeitig isoliert

Forscher der Universität Bayreuth und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung haben die wärmedämmenden Eigenschaften von Materialien wie Polystyrol mit den wärmeleitenden Eigenschaften von Metallen kombiniert

Die Steuerung von Wärme ist eine für viele Zwecke äußerst nützliche Materialeigenschaft. Die Fähigkeit zu dämmen oder zu leiten ist entscheidend, um unsere Häuser zu isolieren, Kühlgeräte zu optimieren oder die Wärme von Computern abzuführen. Oft sollte das ideale Material beides können: dämmen (nach außen) und leiten, um die angesammelte Wärme abzuführen. Ein neues Material zeigt, dass die Lösung ganz nahe sein könnte. Die Forschung wurde von Wissenschaftlern der Universität Bayreuth unter der Leitung von Prof. Josef Breu und Prof. Markus Retsch sowie des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung unter der Leitung von Prof. Greorg Fytas durchgeführt.

Das Material besteht aus nanometerdünnen Glasplättchen, zwischen denen sich Polymerketten befinden, sodass eine Struktur aus abwechselnden Schichten entsteht. Das Ergebnis ist eine völlig transparente Folie, die ähnlich wie ein doppelt verglastes Fenster funktioniert. Der Unterschied: Statt zwei Schichten können es hier Hunderte sein, was einzigartige Eigenschaften ermöglicht. Die Schichtstruktur sorgt dafür, dass die Wärme nicht senkrecht durch die Folie übertragen wird. Das Polymer im Inneren überträgt die Wärme dagegen innerhalb der Schicht und sorgt so für wärmeleitende Eigenschaften in Richtung parallel zur Folie.

Schematische Darstellung des neuen Materials. Bildnachweis: Twitter.

Die durchgeführten Tests, über die ein Artikel in Angewandte Chemie berichtet, belegen das große Potenzial des Materials. Die Wärmeleitfähigkeit entlang der Schichten ist 40-mal höher als in senkrechter Richtung. Zudem ist die Leitfähigkeit mit der der Wärmeleitplatten vergleichbar, die in Kühlkörpern für PC-Prozessoren verwendet werden. Die Forscher glauben, dass das Material auch helfen kann, Phänomene der Schallausbreitung zu untersuchen, die sich bei der Übertragung durch ein Material ähnlich wie Wärme verhält.

Das neue Material könnte rasch in der Hochleistungs-LED-Technologie Anwendung finden, wo Dämmung und Wärmeableitung gleichzeitig im Gleichgewicht sein müssen. Das ist jedoch erst der Anfang, denn das Team plant bereits, die Struktur der Folie zu variieren, um den Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften vollständig zu verstehen und neue, immer leistungsfähigere Materialien zu erhalten.

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