Beschichtungen
27.01.2020, 12:12 Uhr
Smartphones kühlen sich durch «Schwitzen»
Mit einer speziellen Beschichtung könnten Smartphones künftig besser gekühlt werden.
Aufwärmung ohne (rechts) und mit MOF-Beschichtung
(Quelle: Chenxi Wang/SJTU)
Eine neue Hüllschicht, die Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen kann, soll Elektrogeräte künftig vor Überhitzung schützen. Diese Innovation haben Forscher der Shanghai Jiao Tong University unter der Leitung von Chenxi Wang entwickelt. Wenn das elektronische Gerät Wärme entwickelt, verdampft das Wasser. Die Verdunstungskälte schützt das Handy oder ein anderes mit der Hülle ausgestattetes Gerät.
Metallorganische Gerüste
Inspiriert von Säugetieren, untersuchten Wang und sein Team zahlreiche poröse Materialien auf ihre Tauglichkeit. Metallorganische Gerüste (MOFs) erwiesen sich als aussichtsreichste Kandidaten. MOFs sind äusserst porös. Sie bestehen aus Metallen, die von organischen Molekülen, also solchen mit Kohlenstoff, zusammengehalten werden. Sie speichern relativ grosse Mengen an Feuchtigkeit und kühlen effektiv, wenn das Wasser verdampft.
«Früher haben Forscher versucht, mit MOFs Wasser aus Wüstenluft zu sammeln», so Wang. Das funktioniert, doch die Materialien sind so teuer, dass man sie nicht im benötigten grossen Stil einsetzen kann. Die kühlende Schicht eines Smartphones wiegt hingegen nur 0,3 Gramm. Da fällt der hohe Preis für das Material kaum ins Gewicht. «Das neue Beschichtungsverfahren ist allerdings nur für Geräte geeignet, die nicht kontinuierlich betrieben werden», betont Wang.
Geheimwaffe MIL-101(Cr)
Die chinesischen Forscher setzen ein MOF mit der wissenschaftlichen Bezeichnung MIL-101(Cr) ein. Es handelt sich um ein grünes Pulver, das besonders stabil ist, wenn es Wasser aufsaugt. Sie beschichteten damit drei Aluminiumplättchen in unterschiedlichen Dicken - zwischen 198 und 516 Mikrometer - und legten sie auf eine heisse Unterlage.
Es zeigte sich, dass die Kühlwirkung umso grösser ausfällt, je dicker die Beschichtung ist. Ein unbeschichtetes Plättchen erreichte eine für Elektronik schon bedenkliche Temperatur von 60 Grad Celsius nach 5,2 Minuten. Bei der dicksten Beschichtung dauerte es 19,35 Minuten. Sobald das Wasser verdampft ist, hört die Kühlwirkung auf. Die MOF-Beschichtung kann jedoch in einer Pause neues Wasser aus der Luft aufnehmen, wenn das Gerät abgekühlt ist.
