Gerätekühlung: Graphen-Revolution steht bevor

Sie beschreiben eine Methode, die technische Geräte schneller und billiger kühlen soll als dies bisher möglich war. Veröffentlicht wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift «Metallurgical and Materials Transactions B».

Kühlende Kristallstruktur

«Graphen zählt dank seiner speziellen Kristallstruktur zu den besten Wärmeleitern überhaupt. Dass es aufgrund dieses Vorteils künftig auch in der Kühlung von Geräten Einzug halten wird, ist vorauszusehen. Bisherige Umsetzungen gibt es jedoch noch nicht, das Forschungsgebiet ist ja erst sechs Jahre alt», sagt der Festkörperphysiker Klaus Ensslin vom FIRST Centrer for Micro- and Nanoscience der ETH Zürich auf pressetext-Anfrage.

Die US-Forschergruppe um den Materialwissenschaftler Jag Kasichainula konstruierte Kompositmaterialien aus Kupfer und Graphen, die wie Hitzeverteiler funktionieren. Sie werden an das Gerät geheftet, das es abzukühlen gilt, was durch einen Indium-Graphen-Kontaktfilm gelingt. «Sowohl das Kupfer-Graphen als auch das Indium-Graphen sind bessere Wärmeleiter als die herkömmlich verwendeten Materialien, was eine wirksame Kühlung möglich macht», erklärt Kasichainula.

Günstiger als Kupfer

Ganze 25 Prozent schneller als beim bisher verwendeten Kupfer erfolgt die Wärmeverteilung auf diese Weise, doch auch ein weiterer Pluspunkt lockt: Die Kosten der elektrochemischen Herstellung des neuen Materials, die in den Forschungsunterlagen bereits detailliert beschrieben ist, liegen deutlich unter jenen von Kupfer. «Kupfer ist teuer, weshalb sein teilweiser Ersatz durch Graphen auch die Gesamtkosten der Geräte senken wird», so Kasichainula.

Profitieren könnten von dieser Kühlmethode speziell jene Geräte, die besonders viel Hitze erzeugen - wie etwa Laser oder Komponenten der Leistungselektronik. Hier wird die Ableitung von Wärme besonders dringend benötigt, da das Gerät bei Überhitzung nicht mehr zuverlässig arbeitet.

(knob/pte)