Neues Material leitet und blockiert Wärme

Forscher der University of Chicago und der Technischen University Chalmers haben einen Werkstoff hergestellt, der einerseits Wärme blockiert und sie andererseits ableitet. Er verhindert, dass sich Wärme in eine Richtung bewegt, sorgt aber dafür, dass sie in die andere Richtung abgeleitet wird.

Das Wärme-Management ist eine der großen Herausforderungen in der Elektronik. Letztere heizt sich im Betrieb auf. Damit die empfindlichen Prozessoren nicht zerstört werden, müssen sie aktiv gekühlt werden. Im Kleinen geschieht das mit Luft, die von einem Gebläse über die Elektronik gepustet wird. Im Großen greift man zur Wasserkühlung.

Da Elektronik immer weiter schrumpft, ist für Kühlaggregate immer weniger Platz. Umgekehrt lässt sich sagen, Gehäuse von Geräten können nicht so stark verkleinert werden, wie die Elektronik es eigentlich zuließe. Kühlsysteme beanspruchen eben ein bestimmtes Volumen - sie schrumpfen nicht synchron mit der Elektronik.

Wärme einfach abgesaugt

"Mit unserem Material können wir Wärme von den Prozessoren gewissermaßen absaugen und gleichzeitig verhindern, dass sie aus anderen Quellen, etwa dem Akku, zusätzlich aufgeheizt werden", sagt Entwicklungsleiterin Shi En Kim. Der Schlüssel sei ein dünner Film aus Molybdändisulfid. Normalerweise ist dieses Material ein guter Wärmeleiter, aber das Team hat ermittelt, dass Wärme nicht mehr vertikal passieren kann, wenn man es aus vielen noch dünneren Schichten aufbaut, die übereinandergestapelt und ein wenig gegeneinander verdreht werden. Horizontal lässt sich Wärme dagegen ungehindert transportieren.

Die Praxis: Die Wärme erzeugende Elektronik wird mit Molybdänsulfid der neuen Bauart umgeben. Es transportiert die Wärme, die vor allem die Prozessoren erzeugen, seitlich nach draußen. Wärme, die von oben oder unten kommt, wird dagegen abgeblockt. Kim glaubt, dass sich aus diesem Material auch effektivere thermoelektrische Generatoren bauen lassen. Diese nutzen das Wärmegefälle zwischen zwei Seiten des Materials, um Strom zu erzeugen. (pte)

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