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25.08.2008

Kühlen mit Kunststoff

Eine Forschungsgruppe der Pennsylvania State University hat Spezialpolymere entwickelt, die sich abkühlen, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird. Dieser so genannte elektrokalorische Effekt beruht auf einer Veränderung der Struktur der Molekülketten. Ohne Stromfluss sind die Moleküle zufällig angeordnet und weisen daher eine relativ geringe Ordnung auf. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung richten sich die Moleküle gleichmäßig aus. Durch diese Veränderung geben sie Wärme ab und werden dadurch kühler.

Im Rahmen der Untersuchungen konnten mit Copolymeren aus Polyvinylidenchlorid und Polytriflourethylen Temperaturänderungen von bis zu 12 K erreicht werden. Die erforderlichen elektrischen Spannungen lagen dabei zwischen 80 und 120 V. Sobald die elektrische Spannung abgeschaltet wird, kehrt das Material zur Ausgangstemperatur zurück. Der Arbeitsbereich der so genannten Polarpoymere liegt derzeit bei etwa 70°C. Durch Beimischung anderer Polymersorten soll der Arbeitstemperaturbereich in Zukunft weiter gesenkt werden.

Kühlsysteme, wie sie bisher in Kühlschränken oder Klimaanlagen eingesetzt werden, beruhen darauf, dass Gase mit Temperaturveränderungen reagieren, wenn sie komprimiert oder entspannt werden. Diese Systeme haben den Nachteil, dass sie den Einsatz von Kompressoren und Kühlschlangen erfordern und daher relativ viel Platz beanspruchen. Außerdem entstehen während des Kühlens durch den Kompressorbetrieb störende Geräusche.

Nach Ansicht der Forscher können Polarpolymere diese Kühlsysteme in Zukunft ersetzen. Weitere Anwendungsgebiete sind die Kühlung elektronischer Bauelemente, die bisher vielfach mit Luft gekühlt werden. Hier spielt vor allem die Platzersparnis eine wichtige Rolle spielt. Denkbar sind darüber hinaus gekühlte Schutzanzüge oder aktiv kühlende Verpackungen.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Materials Research Institute
The Pennsylvania State University
University Park
USA PA 16802
Tel: +1 814 863-8407
Fax: +1 814 863-8561

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