Kühlende Plasmastrahlen: Air Force fördert frostiges Forschungsprojekt
Die US Air Force finanziert ein Forschungsobjekt, bei dem kühlende Plasmastrahlen entwickelt werden. Schon jetzt können so Oberflächen für einige Mikrosekunden deutlich abgekühlt werden. Bis zum praktischen Einsatz ist es aber noch ein weiter Weg.
Einen Froststrahl gibt es nicht nur in Spielen wie World of Warcraft, Diablo oder Pokémon, sondern offenbar auch in der echten Welt: Die US Air Force hat ein entsprechendes Forschungsprojekt von Patrick Hopkins, Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik, mit 750.000 US-Dollar finanziert. Eine zielgerichtete Kühllösung soll es dabei ermöglichen, die Elektronik in hochfliegenden Jets oder Raumschiffen punktuell herunterzukühlen.
Plasmastrahl zur Oberflächenkühlung
Ganz wie im Spiel ist der "Froststrahl" aber natürlich nicht. Tatsächlich kann man laut Hopkins mit einem Plasmastrahl aber tatsächlich Oberflächen herunterkühlen. Getestet wurde das mit einem Helium-Plasma, also stark mit Energie angereichertem Heliumgas. Dieses wurde auf eine goldbeschichtete Oberfläche gelenkt, die sich dadurch kurzzeitig abkühlte. Die genaue Ursache für dieses Verhalten war dabei zunächst unklar. Die Forscher fanden aber heraus, dass durch den Plasmastrahl eine dünne Schicht auf dem Material, bestehend aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, verdampft wird.
Dieser Verdampfungsprozess entzieht offenbar auch dem darunterliegenden Objekt Wärme, sodass dieses abgekühlt wird. Richtet man den Strahl aber zu lange auf eine Oberfläche, so wird diese durch das energiereiche Plasma aufgeheizt. In bisherigen Tests ließ sich das Objekt deshalb immer nur für einige Mikrosekunden und um einige Kelvin abkühlen. Teil des nun von der Air Force finanzierten Forschungsprojekts ist es aber, diesen Effekt weiter zu untersuchen und die Kühlmöglichkeit zu maximieren.
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Für den praktischen Einsatz zur Kühlung von Elektronik gibt es aber noch einige weitere Probleme. Beispielsweise könnte der Plasmastrahl chemisch reaktivere Materialien als Gold einfach abtragen. Zudem ist auch der Energieverbrauch ein Thema: In großen Höhen wird eine klassische Abkühlung der Elektronik durch den niedrigen Luftdruck tatsächlich schwierig, eine weitere Abkühlungsmöglichkeit könnte hier helfen. Die Erzeugung des Plasmastrahls dürfte aber wiederum Energie benötigen und damit das Flugzeug weiter aufheizen. Inwiefern eine solche Kühllösung praktisch sinnvoll ist, bleibt deshalb abzuwarten.
Quelle: Sci Tech Daily
