Eine Tarnkappe für Wärme

Karlsruhe - Noch gibt es keine Universal-Tarnkappen, mit denen man völlig vor seiner Umwelt verschwinden kann. In letzter Zeit konnten Wissenschaftler aber für verschiedenste Anwendungen maßgeschneiderte Tarnkappen entwickeln, die etwa Schall oder Mikrowellen so um einen Körper herumleiten, dass es scheint, als wäre er nicht vorhanden. Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie ist es nun gelungen, dieses Prinzip auch auf den Wärmefluss anzuwenden. Dank einer speziell strukturierten Platte konnten sie die Wärme eines heißen Körpers um einen zentralen Bereich herumleiten, ohne dass dies am Temperaturverlauf spürbar wäre, berichten sie in den „Physical Review Letters“.

„Für die thermische Tarnkappe war es wichtig, die verwendeten Materialien geschickt anzuordnen“, sagt Erstautor Robert Schittny. Hierzu verwendeten er und seine Kollegen ringförmige Strukturen aus Kupfer und Silikon. Während Kupfer ein hervorragender Wärmeleiter ist, ist der verwendete Silikonwerkstoff ein schlechter. Durch geschickte Wahl der beiden Komponenten bauten die Wissenschaftler ein System, das Wärme in unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich schnell fließen lässt. „Nur so lässt es sich erreichen, dass ein Umweg um ein verstecktes Objekt zeitlich kompensiert werden kann“, so Schittny weiter.

Die Forscher kamen auf die neue Idee, als sie erkannten, dass sich die mathematischen Gleichungen für optische und akustische Tarnkappen auch auf thermische Probleme anwenden lassen. Zwar spielt bei anderen Arten von Tarnkappen die Ausbreitung von Wellen eine Rolle, während Wärme gleichmäßig fließt. Mit Hilfe der Gleichungen konnten sie das Problem aber für den Wärmefluss übersetzen und so die notwendige Tarnkappenstruktur berechnen. Dieses Forschungsgebiet ist derzeit noch reine Grundlagenforschung. In Zukunft könnte es jedoch im Wärmemanagement zur Anwendung kommen, etwa wenn es darum geht, Computerchips, elektrische Bauteile oder Maschinen besser zu kühlen.