Innovativer Kühlkunststoff Diese Klimaanlage läuft ganz ohne Strom
Amerikanische Ingenieure haben einen kühlenden Kunststoff entwickelt. Er reflektiert mehr als 96 Prozent des Sonnenlichts und kühlt sich durch Wärmeabstrahlung auf mehrere Grad unter die Umgebungstemperatur.
Das Geheimnis des Kunststoffs liegt in seiner Mikrostruktur, die viele Luftlöcher enthält und das Sonnenlicht streut. Eine Forschergruppe um Yuan Yang und Nanfang Yu von der Columbia University in New York beschreibt das Material im Fachjournal "Science" . Die Forscher möchten eine umweltfreundliche Alternative zu Klimaanlagen mit ihrem hohen Energiebedarf bereitstellen.
Um eine Mikrostruktur zu produzieren, lösten die Forscher Wasser und einen speziellen Kunststoff (Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Fluorcopolymer VDF/HFP) in Azeton. Wird die Lösung in einem dünnen Film auf einer Oberfläche aufgetragen, verdunstet das Aceton sehr schnell.
Das Wasser bildet winzige Tröpfchen und der Kunststoff verfestigt sich um diese Tröpfchen herum. Wenn auch die Wassertröpfchen verdampft sind, bleiben Hohlräume in einer Größe von etwa 0,05 bis 5,5 Mikrometer übrig.
Das ganze Spektrum des Sonnenlichts wird reflektiert
Es sind genau die richtigen Größen, um das ganze Spektrum des Sonnenlichts, vom ultravioletten über das sichtbare bis zum infraroten Licht, effektiv zu reflektieren. Auch weiße Malerfarbe reflektiert beispielsweise das meiste sichtbare Licht, nimmt aber ultraviolette Strahlung und damit Energie auf. Dies ist bei dem neuen Kunststoff nicht der Fall.
Stattdessen gibt er, wie jeder Gegenstand oberhalb des absoluten Nullpunkts, Wärme in Form von Infrarotstrahlung ab. Dies geschieht jedoch hier größtenteils im Wellenlängenbereich von 8 bis 13 Mikrometern, dem "atmosphärischen Fenster": Strahlung dieser Wellenlänge wird von der Atmosphäre kaum absorbiert und gelangt überwiegend direkt ins Weltall.
Sonnenlicht wird reflektiert
Foto: Jyotirmoy MandalBei einem Versuch in der trockenen Wüstenregion bei Phoenix in Arizona in den USA blieb der mikroporöse Kunststoff sechs Grad Celsius unter der Umgebungstemperatur. In Bangladesch, wo viel Wasserdampf in der Luft die Wärmeabstrahlung behinderte, waren es immerhin noch drei Grad Celsius.
Selbst schwarzer Kunststoff reflektiert viel Strahlung
"Die Tatsache, dass die Kühlung sowohl in der Wüste als auch in tropischem Klima ohne Wärmeschutz oder Abschirmung erreicht wird, zeigt den Nutzen unserer Konstruktion überall dort, wo Kühlung erforderlich ist", erklärt Yang.
Die Ingenieure färbten ihren mikroporösen Kunststoff auch in unterschiedlichen Farben ein. Dann maßen sie die Reflexionsfähigkeit im nahen und kurzwelligen Infrarotbereich, der einen Großteil der Energie des Sonnenlichts enthält.
Selbst wenn der Kunststoff schwarz gefärbt war, reflektierte er 62 Prozent der Strahlung aus diesem Infrarotbereich; bei Blau waren es 73 Prozent, bei Gelb 89 Prozent. Beschichtungen mit dem farbigen Kunststoff auf Fassaden oder Fahrzeugen könnten dieser Kühlungsmethode zu einer weiten Verbreitung verhelfen, schreiben die Forscher.
