{"id":61530,"date":"2025-02-25T00:01:36","date_gmt":"2025-02-24T23:01:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=61530"},"modified":"2025-02-24T11:04:59","modified_gmt":"2025-02-24T10:04:59","slug":"ista-forscher-produzieren-kuehlmaterialien-3d-drucker-250220251","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/ista-forscher-produzieren-kuehlmaterialien-3d-drucker-250220251\/","title":{"rendered":"Neue \u00c4ra thermoelektrischer Technologien: ISTA-Forscher produzieren nachhaltige K\u00fchlmaterialien aus dem 3D-Drucker"},"content":{"rendered":"

Thermoelektrische K\u00fchler, auch Festk\u00f6rperk\u00fchlschr\u00e4nke genannt, erm\u00f6glichen lokale K\u00fchlung durch den Transport von elektrischem Strom und W\u00e4rme von einer Seite des Ger\u00e4ts auf die andere. Sie werden unter anderem in elektronischen Ger\u00e4ten eingesetzt, die ein schnelles W\u00e4rmemanagement ben\u00f6tigen. Aufgrund ihrer langen Lebensdauer, Unempfindlichkeit gegen\u00fcber Lecks, Anpassungsf\u00e4higkeit in Gr\u00f6\u00dfe und Form sowie des Fehlens beweglicher Teile eignen sich thermoelektrische K\u00fchler ideal f\u00fcr unterschiedlichste K\u00e4lteanwendungen. Allerdings ist ihre Herstellung mit hohen Kosten verbunden, und die Leistung ist stark begrenzt. Forscher des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) nutzen nun eine 3D-Drucktechnik<\/a> zur Herstellung hochleistungsf\u00e4higer Materialien<\/a> \u2013 ein Ansatz, der die Produktionskosten k\u00fcnftig senken k\u00f6nnte.<\/span><\/p>\n

Grunds\u00e4tzlich zeigen alle Materialien<\/a> in gewissem Ma\u00dfe einen thermoelektrischen Effekt, dieser ist jedoch oft zu gering, um praktisch genutzt zu werden. Materialien mit einem ausreichend starken thermoelektrischen Effekt nennt man zudem entartete Halbleiter. In diese werden dann gezielt Verunreinigungen eingebracht, damit sie sich wie Leiter verhalten. Derzeit werden thermoelektrische K\u00fchler mittels ingotbasierter Fertigungsverfahren hergestellt \u2013 eine teure Methode, die eine aufwendige Nachbearbeitung<\/a> erfordert und viel Material verschwendet. \u201eMit unserer aktuellen Arbeit k\u00f6nnen wir thermoelektrische Materialien exakt in der ben\u00f6tigten Form 3D-drucken. Dar\u00fcber hinaus zeigen die resultierenden Ger\u00e4te einen Nettok\u00fchleffekt von 50 Grad in der Luft<\/a>. Das bedeutet, dass unsere 3D-gedruckten Materialien eine vergleichbare Leistung zu deutlich teureren, herk\u00f6mmlich hergestellten Materialien erbringen\u201c<\/em>, betont Shengduo Xu.<\/span><\/p>\n

\"K\u00fchlmaterialien

Abayomi Lawal bedient den 3D-Drucker. (Bild: \u00a9 WSS, Foto: Felix Wey, Baden)<\/p><\/div>\n

Zus\u00e4tzlich entwickelte das Team die Tinten so, dass sich beim Verdampfen des Tr\u00e4gerl\u00f6sungsmittels robuste Atombindungen zwischen den K\u00f6rnern bilden. Dadurch entsteht ein atomar verbundenes Materialnetzwerk, das die chemischen Verbindungen an den Grenzfl\u00e4chen verbessert und den Ladungstransfer zwischen den K\u00f6rnern optimiert. Dies steigert die thermoelektrische Leistung der 3D-gedruckten Materialien und erm\u00f6glicht neue Erkenntnisse \u00fcber die Transporteigenschaften por\u00f6ser Materialien. \u201eWir haben ein extrusionsbasiertes 3D-Druckverfahren<\/a> eingesetzt und die Tintenformulierung weiterentwickelt, um die strukturelle Integrit\u00e4t der gedruckten Materialien zu gew\u00e4hrleisten und die Partikelbindung zu verbessern. Dadurch konnten wir die ersten thermoelektrischen K\u00fchler aus gedruckten Materialien mit einer Leistung herstellen, die mit ingotbasierten Ger\u00e4ten vergleichbar ist \u2013 und gleichzeitig Material und Energie einsparen\u201c<\/em>, erkl\u00e4rt Ib\u00e1\u00f1ez.<\/span><\/p>

\"\"<\/a><\/div>\n

Die Forscher erkl\u00e4ren auch, dass die Integration der additiven Fertigung die Effizienz thermoelektrischer K\u00fchler insgesamt verbessert und zudem Materialien mit erheblich h\u00f6herer Leistung hervorbringt. ISTA-Professorin Ib\u00e1\u00f1ez erg\u00e4nzt: \u201eDa unsere Arbeit eine Leistung auf kommerziellem Niveau bietet, hat sie das Potential, \u00fcber die akademische Welt hinauszugehen, praktische Relevanz zu erlangen und das Interesse von Industrien zu wecken, die nach realen Anwendungen suchen.\u201c<\/em><\/span><\/p>\n

\"K\u00fchlmaterialien

Links: Co-Autorin und Expertin f\u00fcr Elektronenmikroskopie Sharona Horta. Rechts: Die Studienautoren im Labor des ISTA (Bild: \u00a9 WSS, Foto: Felix Wey, Baden)<\/p><\/div>\n

Neben der schnellen W\u00e4rmeregulierung in elektronischen Ger\u00e4ten k\u00f6nnten die K\u00fchler auch in medizinischen Anwendungen<\/a> zum Einsatz kommen, etwa zur Behandlung von Verbrennungen oder Muskelverspannungen. Zudem k\u00f6nnte die Tintenformulierungsmethode auf andere Materialien \u00fcbertragen werden, die in thermoelektrischen Hochtemperaturgeneratoren genutzt werden. Ein solcher Ansatz w\u00fcrde die Anwendungsm\u00f6glichkeiten thermoelektrischer Generatoren in unterschiedlichen Systemen zur R\u00fcckgewinnung von Abw\u00e4rme erweitern. <\/span>Ib\u00e1\u00f1ez betont: \u201eWir haben erfolgreich einen ganzheitlichen Ansatz umgesetzt \u2013 von der Optimierung der thermoelektrischen Leistung der Rohstoffe bis hin zur Herstellung eines stabilen, leistungsstarken Endprodukts.\u201c<\/em> Damit stellt diese Arbeit eine bahnbrechende L\u00f6sung f\u00fcr die Produktion thermoelektrischer Ger\u00e4te dar und leitet zugleich eine neue \u00c4ra nachhaltiger thermoelektrischer Technologien ein. <\/span>Mehr \u00fcber das Projekt erfahren Sie HIER<\/a>.<\/span><\/p>\n

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*Alle Bildnachweise: \u00a9 ISTA und \u00a9 WSS, Felix Wey, Baden<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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