News : Zielgerichteter Wärmeabtransport mit PE

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Polymere sind in der Regel gute Isolatoren für Hitze und Elektrizität. Ein Forscherteam des Massachusetts Institute of Technology hat nun jedoch eine Möglichkeit gefunden, um Polyethylen (PE) zu einem ebenso guten Wärmeleiter, wie Metalle es sind, zu machen. Der Vorteil dabei: Der Wärmetransport erfolgt nur entlang einer Raumachse.

Der Schlüssel des Ganzen ist die Ausrichtung der normalerweise chaotisch angeordneten Polyethylen-Moleküle in eine Richtung. Eine solche Faser weist eine 300 mal höhere thermische Leitfähigkeit auf als normales PE und ist damit besser als rund die Hälfte aller reinen Metalle, darunter auch Eisen und Platin. Gleichzeitig bleibt es jedoch ein elektrischer Isolator, chemisch stabil und leicht. Zur Herstellung der Faser erhitzten die Forscher PE und streckten es dann mit Hilfe der extrem präzise steuerbaren Blattfeder eines Rasterkraftmikroskops in zwei Durchgängen. Bisherige Versuche zur Nutzung von Polymeren als Wärmeleiter, basierten in der Regel auf dem Einbringen von anderen Stoffen wie Kohlenstoffnanoröhrchen in das Polymer, zeigten auf Grund der an den Materialübergängen auftretenden Widerstände jedoch nur geringe Erfolge.

Ziehen eines PE-Strangs aus flüssiger Lösung
Ziehen eines PE-Strangs aus flüssiger Lösung

Mögliche Anwendungsgebiete sehen die Wissenschaftler in Solarthermie-Kollektoren, bei den Finnen von Wärmetauschern oder auch zum zielgerichteten Wärmeabtransport von Prozessoren und anderen Halbleiterelementen, zumal man sich durch eine Verfeinerung der Technik eine weitere Verbesserung der Materialeigenschaften verspricht. Im Hinblick auf reale Produkte wird jedoch auch von Bedeutung sein, inwiefern sich die Produktion des Materials im großen Maßstab skalieren und in echte Anwendungen integrieren lässt.

PE im normalen (oben) und im gestreckten Zustand, die dunklen Flecken kennzeichnen Lücken, die den Wärmetransport behindern
PE im normalen (oben) und im gestreckten Zustand, die dunklen Flecken kennzeichnen Lücken, die den Wärmetransport behindern