Neue Kühltechnik bis zu 300 Prozent effektiver

Forscher des amerikanischen Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine neue Technik für Kühlsysteme entwickelt, die bis zu 300 Prozent effektiver als Wasserkühlung sein kann.

Statt wie bisher nur Wasser durch Leitungen zu pumpen, werden bei der neuen Methode Magnetfelder eingesetzt, um Hitzestaus und damit einhergehende Systemzusammenbrüche zu vermeiden. Mit der Technik könnten alle möglichen elektronischen Geräte bis hin zu Fusionsreaktoren gekühlt werden.

Forscher selbst überrascht

Die Funktionsweise des Systems wurde im International Journal of Heat and Mass Transfer veröffentlicht. Laut Lin-Wen Hu vom MIT-Nuklearreaktor-Labor sind die neuen Erkenntnisse das Resultat von mehreren Jahren Forschung zu Nanoflüssigkeiten, also Nanopartikel aufgelöst in Wasser.

Bei der neuen Kühltechnik fließt ein Gemisch von Wasser und winzigen Partikeln Magnetit, eine Form von Eisenoxid, durch die Leitungen. Magnete werden dann außen an den Leitungen angebracht, um diese Nanoflüssigkeit zu manipulieren.

Die Magnete, so Hu, „ziehen die Partikel dann näher an die heiße Oberfläche“ der Leitung, wodurch der Hitzetransfer durch die Wand der Leitung in die Flüssigkeit und dann an die Außenluft stark erhöht wird.

Ohne die Magnete verhält sich die Flüssigkeit wie normales Wasser, ohne Änderung des Kühlungsgrades. Mit den Magneten dagegen ist der Hitzetransfer viel höher – im besten Fall etwa 300 Prozent. „Wir waren sehr überrascht vom Unterschied“, berichtet Hu.

Anwendung in Chips und Fusionsreaktoren

Die Technik ist MIT-Angaben zufolge zwar unpraktikabel für ein komplettes Kühlsystem, aber dort nützlich, wo Hitzestaus an verschieden Punkten auf den Kühlleitungen auftreten. An solchen „Hotspots“, die zu Systemzusammenbrüchen führen können, könnte dann eine magnetische Flüssigkeit in Verbindung mit Magneten den Hitzeabtransport erhöhen. Andere Methoden, etwa indem man Kühlflüssigkeit schneller durchpumpt, sind nach Angaben des MIT energieintensiver.

Für die neue Technik gäbe es vielfältige Anwendungszwecke, so Professor Jacopo Buongiorno vom MIT. Zum Beispiel in Mikrochips, die sich stark aufheizen. Denkbar sei sogar eine Anwendung der Methode bei Fusionsreaktoren. Allerdings sei das noch Zukunftsmusik. „Zu diesem Zeitpunkt ist das Grundlagenforschung. Sie zeigt nur, dass der Effekt existiert“, unterstreicht Buongiorno abschließend.