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Cool verdrahtet Minikühlschrank macht`s mit künstlichen Muskeln kalt

Quelle: Universität des Saarlandes 3 min Lesedauer

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Im ersten Kühlschrank der Welt, der mit künstlichen Muskeln aus Nickel-Titan-Material kühlt, hat zwar nur eine Flasche Platz, doch der Effekt der Elastokalorik ist praxistauglich ...

Die zwei Herren hier haben gut Grinsen! Was sie hier wie das sprichwörtliche Karnickel aus dem Zauberzylinder ziehen, ist eine über Elastokalorik gekühlte Flasche. Diese Kühltechnik braucht künstliche Muskeln aus Nickel-Titan-Drähten und den richtigen Dreh ...(Bild: Universität des Saarlandes / O. Dietze)
Die zwei Herren hier haben gut Grinsen! Was sie hier wie das sprichwörtliche Karnickel aus dem Zauberzylinder ziehen, ist eine über Elastokalorik gekühlte Flasche. Diese Kühltechnik braucht künstliche Muskeln aus Nickel-Titan-Drähten und den richtigen Dreh ...
(Bild: Universität des Saarlandes / O. Dietze)

Die neue Kühltechnik, die jetzt in dem kleinen Kühlschrank-Prototypen steckt, beruht auf einem verblüffend schlichten Prinzip, wie die an der Entwicklung beteiligten Forscher von der Universität des Saarlandes sagen. Denn Wärme wird aus einem Raum abtransportiert, indem Nickel-Titan-Drähte gezogen und wieder entlastet werden. Die sogenannten Formgedächtnisdrähte aus der superelastischen Legierung – auch künstliche Muskeln genannt – nehmen dabei in der Kühlkammer Wärme auf und geben diese nach außen wieder ab. Mithilfe der Elastokalorik, erreiche man beim Kühlen Temperaturdifferenzen von rund 20 Grad Celsius – ohne klimaschädliche Kältemittel und weit energieeffizienter als mit den heute üblichen Techniken.

Temperieren mit Formgedächtnisdraht gilt als zukunftsweisend

Der Wirkungsgrad elastokalorischer Materialien beläuft sich auf mehr als das Zehnfache im Vergleich zu heutigen Klimaanlagen oder Kühlschränken, wie die Experten betonen. Das Energieministerium der USA wie auch die Kommission der Europäischen Union deklarierten die Saarbrücker Klimatechnologie deshalb bereits als zukunftsträchtigste Alternative zu den bisherigen Verfahren. Sie kann auch weit größeren Räumen Wärme entziehen als der kleinen Kühlkammer, mit der man jetzt die Elastokalorik auf der Hannover Messe 2024 demonstrieren wird (Halle 2). Und sie kann auch weit größeren Räumen Wärme zuführen. Denn der Wärmetransport durch die superelastischen Drähte funktioniert auch als Wärmepumpe. Auch beim Heizen erreiche man Temperaturdifferenzen von rund 20 Grad Celsius.

Zwei „Kristallherzen“ schlagen im Formgedächtnisdraht

Im Wärme zu transportieren, nutzen die Forscher quasi die „Superkraft“ der künstlichen Muskeln aus Nickel-Titan. Die Drähte dieser Legierung „erinnern“ sich an ihre ursprüngliche Form und nehmen diese wieder an, nachdem sie verformt oder gezogen werden. Ähnlich wie Muskeln werden sie lang und wieder kurz, können entspannen und anspannen. Der Grund hierfür liegt tief im Inneren der Legierung Nickel-Titan. Denn sie hat zwei Kristallgitter – zwei Phasen – die sich ineinander umwandeln können. Anders als bei Wasser sind die Phasen nicht fest, flüssig und gasförmig, sondern beide fest. Bei diesen Phasenumwandlungen der Kristallstruktur nehmen die Drähte Wärme auf und geben sie wieder ab. Das Formgedächtnismaterial gibt Wärme ab, wenn es im superelastischen Zustand gezogen wird und nimmt Wärme auf, wenn es entlastet wird. Der Effekt wird verstärkt, wenn mehrere Drähte gebündelt werden, denn sie nehmen durch die dann größere Oberfläche mehr Wärme auf und geben auch mehr Wärme wieder ab.

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