Farbige Nanoschicht kühlt Gebäude und Fahrzeuge

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Helle Farben reflektieren mehr Licht als dunkle, diesen Grundsatz kennt vermutlich jeder.

Im Sommer in ein schwarzes Auto einzusteigen ist aufgrund der herrschenden Temperatur im Innenraum deutlich unangenehmer als in ein weiß oder silbern lackiertes Fahrzeug.

Diesen Grundsatz haben sich nun Forscher:innen zu nutzen gemacht und ein neues Material entwickelt, das Licht bis zu 100 Prozent reflektiert und dennoch eine leuchtende, intensive Farbe besitzt.

Das Material kann zur Kühlung von Fahrzeugen und Gebäuden genutzt werden.

Wir haben uns angeschaut, was die Forscher:innen bei der Entwicklung inspiriert hat und wie die Technik dahinter funktioniert.

Unsere Farbwahrnehmung entsteht, wenn Licht auf die Oberfläche eines Objektes trifft. Die Oberfläche absorbiert und reflektiert bestimmte Lichtwellenlängen. Unsere Augen nehmen die reflektierten Wellenlängen wahr und das Gehirn interpretiert sie als Farbe.

Die Energie des absorbierten Lichts heizt dabei die Oberfläche auf. Nicht ohne Grund werden Häuser in südlichen Regionen mit besonders heißen Sommern weiß gestrichen.

Das Nano-Material reflektiert kein Licht

Das Material wurde im Rahmen einer Studie der Shenzhen University sowie der Shanghai Jia Ton University entwickelt. Die spezielle Schicht absorbiert nahezu kein Licht und weist trotzdem leuchtende Farben auf.

Nutzen für den Klimaschutz

Diese Eigenschaften können dabei helfen, die Farbschicht zur Kühlung zu verwenden. Bei der Kühlung von Gebäude kann die Technik eingesetzt werden um den Einsatz von Klimageräten, Ventilatoren und andern Kühlsystemen in Wohngebäuden und Büros zu reduzieren.

Dazu Gui Ping Wang, Hauptautor der Studie: „In Gebäuden wird enorm viel Energie zur Kühlung und Belüftung verbraucht. Der Einsatz von Klimaanlagen in Elektrofahrzeugen kann die Reichweite um mehr als die Hälfte verringern. Unsere Kühlfolien könnten zur Förderung von Energieeffizienz und CO2-Neutralität beitragen“

Inspiriert durch die Flügel eines Schmetterlings

Bei der Entwicklung der Nanoschicht ließen sich die Forscher:innen von den Flügeln von Schmetterlingen inspirieren. Sie sind in der Lage, die einfallende Lichtwellenlänge über eine große Fläche zu verteilen und die gewünschte Farbe aus nahezu jedem Blickwinkel erscheinen zu lassen.

Wie funktioniert die Technik

Die Kühlfolie, die das Team entwickelt hat, besteht aus sich abwechselnden Schichten aus Titandioxid und Aluminiumdioxid. Die Materialien werden auf einem Spezialglas aufgetragen, um das auftreffende Licht besser zu verteilen.

Als unterste Schicht wird ein Reflektor aus reinem Silber eingesetzt, der sicherstellt, dass kein Licht reflektiert wird.

„Dank der von uns entwickelten Schichtstruktur konnten wir die passive Kühlmethode von farblosen Objekten auf farbige Objekte erweitern und dabei die Farbleistung beibehalten. Mit anderen Worten: Unsere blaue Folie sieht aus vielen Betrachtungswinkeln blau aus und erwärmt sich nicht, da sie das gesamte Licht reflektiert. Darüber hinaus können durch die Optimierung der Struktur eine hohe Sättigung und Helligkeit erreicht werden“, erklärt Wang weiter.

Gelingt es den Forscher:innen nun, den Silber-Reflektor durch günstiges Aluminium zu ersetzen und das Material insgesamt widerstandsfähiger zu gestalten, kann die farbige Nanoschicht in größeren Projekten zum Einsatz kommen.

Viele Grüße
Ihr contronics Team