Bauletter, BAULINKS.de-Meldungen, vom 8.5.2013

Tarnkappe im Wärmefluss

Mit speziellen Metamaterialien lassen sich Licht und Schall um Objekte herum lenken. Nun konnten Forscher am KIT zeigen, dass sich mit den gleichen Methoden auch die Ausbreitung von Wärme gezielt beeinflussen lässt. Eine strukturierte Platte aus Kupfer und Silikon leitet Wärme um einen zentralen Bereich herum, ohne dass dies am Rand Auswirkungen hätte. Die Ergebnisse stellten die Wissenschaftler nun in der Fachzeitschrift Physical Review Letters vor.


„Wichtig war es, für die thermische Tarnkappe die beiden verwendeten Materialien geschickt anzuordnen“, erklärt Robert Schittny vom KIT, der Erstautor der Studie. Kupfer ist ein sehr guter Wärmeleiter, der verwendete Silikonwerkstoff namens PDMS ein schlechter. „Indem wir ringförmige Silikonstrukturen in eine dünne Kupferplatte einlassen, stellen wir ein Material her, das Wärme in verschiedenen Richtungen verschieden schnell leitet. So lässt es sich erreichen, dass ein Umweg um ein verstecktes Objekt zeitlich kompensiert werden kann.“

Wird eine einfache, solide Metallplatte am linken Rand erhitzt, wandert die Wärme gleichmäßig auf die rechte Seite. Die Temperatur der Platte nimmt dabei von links nach rechts ab. Genau das gleiche Verhalten zeigt das neue Metamaterial aus Kupfer und Silikon außerhalb der Ringstruktur. Im Innern dringt jedoch zunächst keine Wärme ein und im Äußeren gibt es keine Anzeichen dafür, was im Inneren geschieht.

“Die Ergebnisse zeigen auf eindrucksvolle Art, dass Methoden aus der Transformationsoptik auch auf dem fundamental verschiedenen Feld der Thermodynamik anwendbar sind”, sagt Martin Wegener, Leiter des Instituts für Angewandte Physik am KIT. An seinem Institut entstand auch die erste dreidimensionale Tarnkappe für sichtbares Licht. Optik und Akustik basieren auf der Ausbreitung von Wellen, Wärme dagegen ist ein Maß für die ungeordnete Bewegung von Atomen. Dennoch lassen sich die zugrunde liegenden mathematischen Beschreibungen nutzen, um die Strukturen zu berechnen, die einen Tarnkappeneffekt ermöglichen. Mit den Methoden der sogenannten Transformationsoptik wird dabei eine Verzerrung des beschreibenden Koordinatensystems berechnet. Rechnerisch verschwindet ein ausgedehntes Objekt so in einem unendlich kleinen Punkt. Diese virtuelle Verzerrung lässt sich auf eine reale Metamaterialstruktur abbilden, die einfallendes Licht um das zu versteckende Objekt leitet, als wäre dieses gar nicht vorhanden.

„Ich hoffe, dass unsere Arbeit die Grundlagen legt für viele weitere Entwicklungen rund um thermodynamische Metamaterialien“, so Wegener. Thermische Tarnkappen stellen ein junges Gebiet der Grundlagenforschung dar. Langfristig jedoch könnten sie in Bereichen Anwendung finden, die ein effektives Wärmemanagement erfordern, etwa in Mikrochips, elektrischen Bauteilen oder Maschinen ... und vielleicht auch in der Kälte- und Klimatechnik? Ganz ungetarnte Beiträge dazu gibt es jedenfalls heute im Bauletter:

Fachwissen Kältetechnik - Eine Einführung für die Aus- und Weiterbildung
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In dieser Neuerscheinung vom VDE-Verlag werden besonders praxisnah die Grundlagen der Kältetechnik wie Aufbau der Materie, Wärmeenergie, Druck, Energie, Mischungsregel, allgemeine Gasgesetze und die Haupt­sätze der Thermodynamik erläutert. weiter lesen

Integrales C³-Regelungssystem verbindet zentrale und dezentrale Raumlufttechnik
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Im Rahmen der Firmenkooperation AL-KO Emco Klimasysteme wurde das integrale Regelungssystem C³ - Complete Climate Control - entwickelt, welches das Zusammenspiel von zentraler Belüftung mit dezentraler Heiz- und Kühllastabfuhr im Raum bedarfsgerecht steuert. weiter lesen

T2/TB2-zertifizierte Klimageräte von Wolf mit reduzierten Thermobrücken
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Wolf hat sein etabliertes KG-Top-Programm um die Baureihe KG-Top Eco erweitert. Dank eines thermisch entkoppelten Geräterahmens mit witte­rungsbeständiger Kunststoffummantelung werden Wärmeverluste minimiert. Das Klimagerät KG-Top.Eco erfüllt damit die strenge TÜV-Norm T2/TB2 nach EN 1886. weiter lesen

X-Cube von TROX ab sofort Eurovent-zertifiziert
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Die frei konfigurierbaren RLT-Geräte X-Cube sind Eurovent-zertifiziert. Zur Zertifizierung wurden zum einen die Auslegungssoftware X-Cube Configu­rator und zum anderen das RLT-Gerät X-Cube geprüft. weiter lesen

RLT-Geräte-Serie X-Cube von Trox nun auch außeneinsatzfähig
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Die X-CUBE Serie stellte TROX erstmals auf der ISH 2011(!) vor. Nun sind diese RLT-Geräte dank einer funktionalen Dachkonstruktion auch in einer wetterfesten Version verfügbar. Damit einher geht eine starkre­gen­feste Ansaughaube. weiter lesen

Daikin stellt vierte VRV-Generation vor
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Daikin hat auf der ISH die vierte Generation seiner kühlenden und hei­zenden VRV-Raumklimatechnik vorgestellt. Entsprechende Geräte bzw. An­lagen bieten eine variable Kältemitteltemperatur, ermöglichen einen konti­nuierlichen Heizbetrieb während des Abtauens und verfügen über einen „VRV-Konfigurator“ zur Vereinfachung der Inbetriebnahme. weiter lesen

Menerga gehört jetzt zur Systemair Gruppe
http://www.baulinks.de/webplugin/2013/0841.php4
Systemair hat sich mit den bisherigen Gesellschaf­tern der Menerga GmbH über die Akquisition von 100% der An­teile geeinigt. weiter lesen

Fraunhofer IBP/Renson-Studie: Es muss nicht immer Wärmerückgewinnung sein!
http://www.baulinks.de/webplugin/2013/0840.php4
Renson hat zum ersten Mal an der ISH teilgenommen und dabei das neue Abluftgerät Healthbox II vorgestellt. Es kombiniert die schallge­dämm­te, kon­tinuierliche Frischluftzufuhr (z.B. über Fensterrahmenlüf­ter) mit der bedarfsgeführten Abfuhr von verbrauchter Luft. weiter lesen

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