Anwenderbericht: Analyse der Wärmeleitfähigkeit in nano- und mesostrukturierten polymeren Systemen

Neue Materialien mit genau gesteuerten optischen und thermischen Transporteigenschaften können einen großen Beitrag für ein ressourcenschonendes Wärmemanagement leisten. Diese Vision verfolgen Wissenschaftler der Universität Bayreuth. Sie nutzen die Infrarotthermografie, um die Wärmeleitfähigkeit in nano- und mesostrukturierten Polymermaterialien quantitativ zu bestimmen.

Wärmeleitung und Wärmestrahlung sind essentielle Transportmechanismen, die bei der Auslegung von kleinsten Mikrochips bis hin zu vollständigen Gebäuden eine tragende Rolle spielen. Ihre Steuerung erfordert ein ausgeklügeltes Materialdesign, das bis in den Nanometerbereich vordringt. Prof. Markus Retsch und sein Team vom Lehrstuhl für Physikalische Chemie 1 der Universität Bayreuth beschäftigen sich mit der Entwicklung und Charakterisierung derartiger innovativer Materialien. Moderne Kühlsysteme und Klimaanlagen benötigen noch immer eine externe Energiezufuhr. Die Kühltechnologie der Zukunft soll jedoch ohne zusätzliche Energie auskommen. Dafür sind Materialien notwendig, die Wärme selektiv abstrahlen. Das kann z. B. bei klarem Wetter sein, wenn die Abstrahlung in den sehr kalten Weltraum durch das sogenannten „Himmelsfenster“ im langwelligen Spektralbereich von 8 … 13 µm, in dem die Atmosphäre transparent ist, erfolgen kann. „Dieser Prozess heißt passive Kühlung“, erklärt Prof. Retsch, „und erfordert Materialien, die dort spektral selektiv Wärmestrahlung abgeben, jedoch durch Reflexion in anderen Bereichen möglichst keine Energie von der Sonne aufnehmen.“

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