Forscher haben eine Kunststofffolie entwickelt, mit der sich Oberflächen passiv abkühlen lassen – sogar wenn sie prallem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Möglich machen das zwei Eigenschaften des Materials: Zum einen reflektiert ihre Folie das einfallende Licht fast vollständig, zum anderen strahlt sie sehr effizient Wärme ab.

Von ihrer Entwicklung berichten Xiaobo Yin und Ronggui Yang von der University of Colorado in Boulder jetzt im Magazin "Science". Ihr an Klarsichtfolie erinnernder Film besteht in der Hauptsache aus einem schon länger benutzten Kunststoff namens Polymethylpenten. Die Rückseite der Folie verspiegeln sie mit einer hauchdünnen Silberschicht, so dass nahezu alles einfallende Sonnenlicht wieder reflektiert wird. Das verhindert eine weitere Aufheizung des bedeckten Gegenstands – genügt aber noch nicht für dessen Abkühlung.

Diese kommt erst durch eine weitere Zutat zu Stande: winzige Glaskügelchen von acht Mikrometer Durchmesser, die Yin und Yang in die Folie einbetten. Die Größe ist so gewählt, dass die Kügelchen Infrarotstrahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs durch Resonanzeffekte verstärken. Dadurch strahlt die Folie vor allem Infrarotstrahlung, wie sie von sonnenerwärmten Gegenständen ausgeht, in die Umgebung ab.

Den Wissenschaftler kommt dabei das "atmosphärische Fenster"zugute: Bei den gewählten Wellenlängen von rund zehn Mikrometern ist Luft nahezu komplett durchlässig. Das heißt, die Infrarotstrahlung geht ungehindert durch die Umgebungsluft hindurch, was die Wärme effizient abtransportiert. Weil die Energie für die Infrarotstrahlung dem erwärmten Gegenstand unter der Folie entzogen wird, kühlt dieser mit der Zeit immer weiter ab.

Einfache Produktion
© University of Colorado in Boulder
(Ausschnitt)
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Paradoxerweise funktioniert das System an bewölkten Tagen weniger gut, da mehr Infrarotstrahlung von der Umgebungsluft absorbiert wird. Unter optimalen Bedingungen kann den Rechnungen der Forscher zufolge die Temperatur eines Gegenstands um bis zu zehn Grad verringert werden. Ihren Messungen zufolge erzielt die Folie eine Kühlungsleistung von 92 Watt pro Quadratmeter. Lege man 20 Quadratmeter davon auf einem Hausdach aus, könne man bei 37 Grad Außentemperatur im Innern 20 Grad erreichen, sofern man die Folie mit einer Art Klimaanlage kombiniert, die beispielsweise Kühlwasser durch die Räume zirkulieren lässt. Das Hausdach einfach so mit der Folie zu tapezieren, sei wohl auch deswegen keine gute Idee, weil dann dem Haus in den kühleren Monaten noch mehr Wärme entzogen werde, meinen die Forscher.

Einen weiteren Anwendungsfall sehen sie bei Solarzellen. Diese arbeiten meist besser, wenn sie sich weniger stark aufheizen. Will man sie mit der Folie kühlen, muss man freilich auf deren Silberschicht verzichten, andernfalls würde kein Licht für die Stromproduktion durchdringen. Den Preis ihrer Folie schätzen sie auf 25 bis 50 US-Cent pro Quadratmeter, wobei ihre Dauerhaftigkeit noch unter Beweis zu stellen sei. Bei der Herstellung könne man erprobte Techniken nutzen, sie selbst hätten bereits "hunderte Quadratmeter" davon produziert.