Dresdner Forscher entwickeln magnetischen Kühlkreislauf

17. September 2018
Forscher der Technischen Universität (TU) Darmstadt und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) haben die Idee für einen Kühlkreislauf entwickelt, der auf dem „magnetischen Gedächtnis“ spezieller Legierungen beruht. Klimawandel, Bevölkerungswachstum und steigende Lebensansprüche führen dazu, dass der Energiebedarf für Kühlprozesse weltweit deutlich schneller wächst als jener fürs Heizen. Ein weiteres Problem heutiger Kältetechnik sind Kühlmittel, die Umwelt- und Gesundheitsschäden verursachen. Hier könnte könnte die neuartige Technologie - Kühlung durch magnetische Materialien in Magnetfeldern - Abhilfe bringen.

Metalle können beim Erwärmen oder Abkühlen ihre magnetischen Eigenschaften verändern. „Eisen etwa ist nur unterhalb von 768 Grad Celsius ferromagnetisch, bei Nickel liegt die Umwandlungstemperatur bei 360 Grad Celsius“, schildert Oliver Gutfleisch, Professor für Funktionale Materialien an der TU Darmstadt. „Umgekehrt werden manche Legierungen ferromagnetisch, wenn man sie erwärmt. Mit diesem Phasenübergang verbunden ist der so genannte magnetokalorische Effekt: Bringt man diese Formgedächtnis-Legierungen knapp unterhalb ihrer Umwandlungstemperatur in ein äußeres Magnetfeld, springen sie spontan in ihre magnetische Ordnung und kühlen sich gleichzeitig ab. Je stärker das Magnetfeld, desto stärker die Abkühlung.“

Dr. Tino Gottschall, der mittlerweile am Hochfeld-Magnetlabor Dresden (HLD) des HZDR forscht, und seine Kollegen untersuchten verschiedene Formgedächtnis-Legierungen und ihre Eigenschaften bis ins Detail: „Bei der Magnetisierung können sich auch andere Eigenschaften ändern, zum Beispiel die Dichte – weshalb manche Legierungen ihr Volumen vergrößern.“ Die Physiker fanden heraus, dass ein von außen ausgeübter Druck tatsächlich den Magnetisierungsprozess rückgängig machen kann. Dabei erwärmt sich die Legierung.


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