Kühlen und Heizen mit Festkörpern
Umweltfreundliche Kühl- und Heiztechnologien für Mikroelektronik
Aussteller
Standort
Halle 11, Stand B06
Beschreibung
Mikroelektronische Komponenten sind unter anderem in Computern, Smartphones, Autos oder medizinischen Testgeräten verbaut. Je nach Einsatzort können sie sich im Betrieb auf über 80 Grad Celsius erwärmen und müssen für optimale Leistung und Lebensdauer gekühlt werden. Ihre Anzahl wächst mit dem technischen Fortschritt. Bislang wird der steigende Bedarf oft durch thermoelektrische Kühler gedeckt, die den Peltier-Effekt nutzen. Dabei wird über zahlreiche p- und n-dotierte Paare von Halbleitermaterialien durch Anlegen von Gleichstrom eine Temperaturdifferenz erzeugt. Die Methode ist jedoch mit geringer Kühlleistung und hohem Stromverbrauch wenig energieeffizient. Am Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT haben Forschende am ZEco Thermal Lab eine Kühl-Technologie im Miniaturformat entwickelt, die ohne gasförmige, klimaschädliche Kältemittel auskommt. Sie basiert auf dem elastokalorischen Effekt, bei dem eine Temperaturänderung mittels Verformung fester Materialien stattfindet. Bei ZEco wird die Formgedächtnislegierung Nickel-Titanium verwendet. Wenn auf das Material durch eine mechanische Kraft Zugspannung ausgeübt wird, verändern die Atome im Kristallgitter ihre Anordnung. Diese Umstrukturierung setzt Wärme frei, die über einen Wärmetauscher – hier eine Kupferplatte – an die Umgebung geleitet und abgeführt wird. Wird die Spannung anschließend gelöst, nimmt das Material wieder seine ursprüngliche Form an und kühlt dabei unter das Ausgangsniveau ab. Durch einen Kontakt mit der betreffenden Mikroelektronik wird ein Kühleffekt erzielt, indem Wärme aufgenommen wird. Durch die Wiederholung dieses Be- und Entladezyklus entsteht ein kontinuierlicher Wärmepumpenkreislauf, der als Kühl- und/oder Heizsystem fungieren kann.
Zu dieser Technologie erhalten Sie am Stand des KIT einen Überblick. Tiefergehende Informationen können im Anschluss an die Messe individuell im Kontakt mit den zuständigen wissenschaftlichen Beschäftigten des KIT ausgetauscht werden.
Kontakt
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
- Kaiserstr. 12
- 76131 Karlsruhe
- Deutschland
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