Chinesische Ingenieure haben herausgefunden, wie man Elektronik durch Verdampfen von Flüssigkeit kühlen kann. Dazu haben sie eine Beschichtung geschaffen, die Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt und beim Erhitzen verdunstet. Vor allem ist es für mobile Geräte gefragt, bei denen es unmöglich ist, einen Lüfter zu installieren. Die Beschreibung der Erfindung wurde in der Zeitschrift Joule veröffentlicht.
Elektronische Geräte können im Betrieb sehr heiß werden – dies lässt sich beispielsweise mit einer ressourcenintensiven Anwendung auf einem Smartphone leicht feststellen. Desktops und Laptops werden auch mit Kühlkörpern und Lüftern zur Kühlung beheizt. Dies ist für mobile Geräte schlecht geeignet und eine Überhitzung führt zu reduzierter Leistung, Softwarefehlern und manchmal irreversiblen Schäden, sodass Ingenieure ständig nach neuen effektiven Kühlmethoden suchen.
Eine Gruppe von Ingenieuren unter der Leitung von Ruzhu Wang von der Shanghai University of Transport schlug ein System vor, das vage dem Schwitzen von Säugetieren ähnelt. Dazu entschieden sie sich für metallorganische Gerüste (MOFs). Dies sind Komposite, die aus nanoskopischen Partikeln von Polymeren und Metallen bestehen. In ihnen befinden sich viele Mikroporen und tatsächlich werden aus diesem Material sehr effektive Schwämme hergestellt, die in der Lage sind, selbst Feuchtigkeit aus der Luft aufzunehmen. Früher wurden Ideen geäußert, der Luft in Wüstengebieten mit solchen Verbundwerkstoffen Feuchtigkeit zu entziehen, doch der hohe Preis pro Gramm lässt eine Massenproduktion dieser Technologie noch nicht zu.
Die Idee der chinesischen Ingenieure ist einfach – die Heizflächen mit MOF zu bedecken. Bei geringer CPU-Last nimmt das Material bei Kälte Wasser auf. Beim Erhitzen beginnt die Flüssigkeit zu verdampfen und verhindert einen weiteren Temperaturanstieg. Die Wirkungsdauer hängt natürlich direkt von der Menge der gespeicherten Feuchtigkeit ab.
In ihren Experimenten bedeckte Wangs Gruppe eine 162 Zentimeter große Platte mit weniger als 0,3 Gramm MOF. Durch den geringen Materialeinsatz erhöht sich der Preis nicht wesentlich, aber die Zeit für das Aufheizen der Platte auf 60 Grad Celsius verdoppelt sich gegenüber der unbeschichteten mit einer Schichtdicke von 198 Mikrometern von fünf auf elf Minuten. Wird die Schichtdicke auf 516 Mikrometer erhöht, beträgt die Aufheizzeit bereits 19 Minuten. Gleichzeitig sammelt das Material schnell Wasser, lädt sich beim Ausschalten der Heizung wieder auf und ist dann wieder einsatzbereit.
Die Autoren der Entwicklung weisen darauf hin, dass es vor der kommerziellen Nutzung notwendig ist, die intrinsische Wärmeleitfähigkeit des verwendeten MOF zu erhöhen, da sonst das poröse Material nach Erschöpfung der Feuchtigkeitszufuhr im Gegenteil wie eine Decke wirkt. Auch der Preis der verwendeten Materialien muss weiter gesenkt werden. Nach der Lösung dieser Probleme erwarten die Ingenieure, dass ihre Technologie zum Kühlen von Mobiltelefonen, Tablets, elektrischen Batterien und anderen Geräten verwendet wird, die regelmäßig extremer Hitze ausgesetzt sind.
Viele Menschen haben in den letzten Jahren nach einem Verfahren gesucht, um die Mikroelektronik kompakt und zuverlässig zu kühlen. Zuvor hatten Intel-Ingenieure vorgeschlagen, Prozessoren mit Jumping Drops zu kühlen, und die Japaner testeten einen schwitzenden Roboter.
