An heißen Tagen wächst der Kühlbedarf, etwa für Autos und Gebäude. Durch Klimaanlagen und Ventilatoren steigt allerdings auch der Energieverbrauch, was nicht sehr nachhaltig ist und langfristig den Klimazielen schadet. Um sparsamer zu kühlen, arbeiten heute viele Forschungsteams unter anderem an der Optimierung der Beschattung von außen, zum Beispiel mit Hilfe von neuartigen reflektierenden Materialien. Vor zwei Jahren haben chinesische Forscher und Forscherinnen einen Stoff für kühlenden Textilien vorgestellt.
Eine Schwierigkeit bei der Entwicklung von kühlendem Material ist die Farbgebung, denn alles, was nicht weiß ist, nimmt Wärme auf und schwächt den Kühleffekt. Ein Team um Wanlin Wang von der chinesischen Shenzhen Universität stellt nun eine Beschichtung vor, die in bunten Farben genauso gut kühlen soll wie in Weiß.
Blau schillernde Flügel
Als Vorbild für das kühlende Material dienten Blaue Morphofalter, Schmetterlinge mit schillernd blauen Flügeln. Die leuchtende Farbe stammt nicht von Pigmenten. Die Falter verdanken sie einer speziellen Nanostruktur auf der Oberfläche ihrer Flügel. Das Blau entsteht, wenn Licht auf die tannenartige Anordnung der Schuppen fällt. Der nun im Fachjournal „Optica“ vorgestellte kühlende Nanofilm ahmt diese Struktur nach, um lebendige Farben zu erzeugen, ohne das Licht zu absorbieren, wie das klassische Farben machen.
Aufgebaut ist das Material in mehreren Schichten: Ungeordnete Glasteilchen unter einer Schicht aus Titandioxid und Aluminiumoxid, darunter eine Silberschicht, die verhindert, dass Sonnenlicht eindringt und für Erwärmung sorgt. Die Farbe des Nanofilms hängt laut der Studie davon ab, wie die einzelnen Komponenten das einstrahlende Licht reflektieren.
Deutlich kühler
Wie die Forscher und Forscherinnen berichten, senkt die Beschichtung die Temperatur von färbigen Objekten auf zwei Grad Celsius unterhalb der Außentemperatur. Außerdem stellten sie fest, dass die blaue Version um 26 Grad kühler war als herkömmliche blaue Autofarbe, wenn man sie einen ganzen Tag im Freien lässt. Das bedeute eine Menge an Energieersparnis.
Grundsätzlich sei eine derartige Außenkühlung nichts Neues, allerdings nur bei weißen und hellen Objekten. „Mit der neuen Beschichtung erreicht man exzellente Kühlung, unabhängig von der Farbe, der Sättigung und dem Glanz“, betont Wang in einer Aussendung. „Man könnte sie sogar für Textilien verwenden, um Kleidung in jeglicher Farbe herzustellen, die auch bei hohen Temperaturen angenehm zu tragen ist.“
Tests im Freien
Um die neue Technologie zu testen, stellte das Team blaue, gelbe und farblose Beschichtungen her, die sie im Sommer und im Winter von neun Uhr Früh bis vier Uhr nachmittags auf dem Gelände ihrer Universität platzierten: auf Dächern, Autos und Smartphones. Mit Hilfe von Sensoren und Infrarotkameras wurde die Temperatur gemessen. Im Winter waren die kühlenden Beschichtungen um 15 Grad Celsius kühler als die Oberflächen, die sie schützten, im Sommer sogar um 35 Grad.
Laut den Forschern und Forscherinnen könnte man das neuartige Material noch günstiger machen, wenn man die Silberschicht durch Aluminium ersetzt. Nachdem die Kühlung trotz Farbe so gut funktioniert hat, will man demnächst andere Eigenschaft wie die mechanische und chemische Robustheit untersuchen und optimieren.