Flexible Polymernanokomposite mit Peltier-Effekt für eine aktive Kühlung in Polymerflächen

AUFGABENSTELLUNG

Eine aktive Kühlung von flexiblen Flächen­materialien ist bislang nur eingeschränkt möglich. Bisherige Lösungen basieren darauf, Schmelz,- Verdampfungs- und Kristallisations­vorgänge energetisch zu nutzen. Ein maßgeblicher Nachteil liegt hierbei in der begrenz­ten Verfüg­barkeit des Stoffes im Flächen­material, der die Phasen­übergänge unter Wärme­entzug eingeht. Gelingt es, einen elektrisch induzierten Kühl­effekt in einem flexiblen Polymer­material zu generieren, wäre eine dauerhafte Kühlung erreichbar, ohne dass ein Depot eines bestimmten Stoffes im Flächen­material notwendig ist. Im Projekt sollen derartige Materialien unter Ausnutzung des Peltier-Effektes entwickelt werden.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung flächiger, flexibler Peltier-Elemente, die eine aktive Kühlung ermöglichen und die für die Kaschierung mit Textilien zu flexiblen Textil­laminaten geeignet sind. Die Basis der Peltier-Elemente bilden n- und p-leitende Nanokomposite, die aus entsprechend n- bzw. p-dotierten CNTs und Polyurethan­dispersionen hergestellt werden. Die pastösen Nano­komposite sollen mittels Dispens­druck­verfahren in einer Weise appliziert werden, dass die für das Peltier-Element erforderliche Strukturierung in n- und p-dotierte Bereiche realisiert werden kann.

NUTZEN | AUSBLICK

Die Innovation, eine aktive Kühlung auf Basis des Peltier-Effektes in einen flexiblen Textil­verbund zu integrieren, ermöglicht erstmals die Anwendung im Bekleidungs­bereich. Im Bekleidungsbereich, insbesondere für Schutz­kleidung oder Schutz­ausrüstung besteht die dringende Notwendigkeit einer aktiv steuerbaren Kühlung. Personen, die mit Schutz­kleidung arbeiten, sind dem Stress, der durch Überhitzung hervorgerufen wird, ausgesetzt. Das verringert nicht nur in der konkreten Einsatz­situation die physischen und kognitiven Fähig­keiten der betreffenden Person, sondern verursacht auch langfristig gesundheitliche Probleme. Dieses Szenario trifft nicht nur auf Einsatz­kräfte (Feuerwehr, THW, Polizei etc.) zu, sondern auch im Sport-, Outdoor- und Alltags­bereich würde die Möglichkeit einer aktiven Kühlung zu einer enormen Steigerung des Gebrauchs­wertes von Bekleidung führen.