Britische Wissenschaftler haben möglicherweise den Grundstein für eine neuartige Kühlmethode gelegt: Als sie eine elektrische Spannung an einen dünnen keramischen Film aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) anlegten und wieder entfernten, kühlte sich die Substanz stark ab. Zwar hatten andere Werkstoffe zuvor schon den gleichen Effekt gezeigt, jedoch war er dort hundertmal schwächer ausgeprägt als in der dünnen PZT-Schicht. Mit der Technik könnten einmal Computerchips gekühlt werden.
Die Beobachtung von Alex Mischenko von der Universität von Cambridge und seinen Kollegen basiert auf dem so genannten elektrokalorischen Effekt, der in bestimmten Materialien auftritt: Wird eine elektrische Spannung an solche Stoffe angelegt und anschließend wieder weggenommen, so sinkt die Temperatur in dem Material. Dieses Phänomen kannten Wissenschaftler schon seit längerem. Allerdings ist es bei den bisher untersuchten Stoffen äußerst schwach, so dass der elektrokalorische Effekt bislang keine technische Anwendung hatte.
Dies könnte sich mit der Entdeckung von Mischenko und seinem Team in Zukunft ändern. Die Forscher erwärmten Filme aus weniger als einen Tausendstel Millimeter dünnem Blei-Zirkonat-Titanat von Raumtemperatur auf bis zu 280 Grad Celsius und setzten sie bei jeder Temperatur verschieden großen elektrischen Spannungen aus.
Dabei hing die Stärke des Kühleffekts sowohl von der Größe der elektrischen Spannung ab als auch davon, wie stark die Forscher den Film erwärmt hatten. Den maximalen Kühleffekt fanden sie, als die Filme 222 Grad Celsius warm waren: Hier bewirkte eine Spannung von 25 Volt ein Absinken der Temperatur im Material um 12 Grad Celsius. Damit hatten die Forscher einen elektrokalorischen Effekt gefunden, der mehr als hundertmal stärker war als in den bisher untersuchten Keramiken.
Alex Mischenko (Universität von Cambridge) et al.: Science, Bd. 311, S. 1270, DOI:10.1126/science.1123007 ddp/wissenschaft.de ? Anna-Lena Gehrmann
