Dieser "Wärmemantel" hält Räume sowohl vor zu großer Hitze als auch vor Kälte geschützt.

Wenn Sie jemals Ihre Hände am Lenkrad eines Autos verbrannt haben, wissen Sie, wie heiß es im Inneren eines Autos an einem Sommertag werden kann. Aber ein neuer Stoff könnte eines Tages Autos und anderen Objekten helfen, im Sommer kühl und im Winter warm zu bleiben.

Forscher haben einen Prototyp des Stoffes entwickelt, der als "thermaler Umhang" fungiert und verhindert, dass der Raum darunter zu heiß oder zu kalt wird. Der Umhang, der in der Ausgabe vom 11. Juli beschrieben wird, benötigt keine externe Stromquelle, was den Energieverbrauch für Heizung und Kühlung reduzieren könnte.

Weltweit entfallen 38 Prozent des Energieverbrauchs in Gebäuden und 12 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs auf Heizung und Kühlung. Materialien wie dieser thermale Umhang könnten dazu beitragen, dass wir uns während Hitzewellen wohlfühlen und gleichzeitig die Kohlendioxidemissionen reduzieren, die mit der temperaturabhängigen Stromnutzung verbunden sind, sagt Aaswath Raman, ein angewandter Physiker an der UCLA, der nicht an der Studie beteiligt war.

In der neuen Studie bauten Kehang Cui, ein Ingenieur an der Shanghai Jiao Tong University, und seine Kollegen den Umhang aus zwei Schichten. Die äußere Schicht besteht aus weißen Kieselfasern, die sichtbares Licht reflektieren und mit hexagonalem Bornitrid beschichtet sind, einem keramischen Material, das ultraviolettes Licht reflektiert und die Wärme ableitet. Zusammen reflektieren die Kieselfasern und Bornitrid 96 Prozent des Sonnenlichts, das auf den Stoff trifft. Gleichzeitig absorbiert die äußere Schicht Wärme aus der Umgebung und gibt diese Energie als Infrarotlicht ab, was die Temperatur unter dem Umhang durch einen Prozess namens Strahlungskühlung senkt.

Obwohl die äußere Schicht den Raum unter dem Umhang länger kühl hält als ein unbedeckter Bereich, erwärmt sich der umhüllte Raum im Laufe des Tages langsam. Die innere Schicht, die aus Aluminiumfolie besteht, hält den Raum nachts warm, indem sie einen Teil dieser Wärme einschließt, ähnlich wie eine isolierende Rettungsdecke.

Die Forscher testeten die Haltbarkeit des Umhangmaterials unter verschiedenen extremen Bedingungen. Sie erhitzten den Stoff auf 800° Celsius, etwa heiß genug, um Kochsalz zu schmelzen. Sie setzten ihn auch extremer Kälte aus, indem sie ihn in flüssigen Stickstoff tauchten, demselben Vibrationsniveau wie bei einem Raketenstart aussetzten, ihn mit Säure übergossen und mit einem Butanbrenner angezündet haben - und das alles praktisch ohne Veränderungen an der Struktur oder Leistung des Materials. Diese extreme Haltbarkeit könnte sich für den Einsatz in Raumfahrzeugen oder außerirdischen Umgebungen eignen, so das Team.

Um den Stoff in Aktion zu sehen, bauten Cui und seine Kollegen einen Prototyp im Originalgröße und testeten ihn an einem Elektroauto. An einem Sommertag in Shanghai hielt der Umhang das Auto bei etwa 23 °C - bis zu 8 Grad C niedriger als die Außentemperatur und 28 Grad C niedriger als das Innere eines unbedeckten Autos. Der Umhang hielt das Auto auch an einem Winterabend etwa 5 Grad C wärmer als die Außenluft.

Der Umhang "zeigt definitiv die Fähigkeit, Energie zu sparen, aber der nächste Schritt besteht darin, ihn in noch größeren Feldversuchen [wie zum Beispiel auf Dächern] zu demonstrieren, um die Auswirkungen auf unser tägliches Leben zu sehen", sagt Cui.

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