„Dies ist ein bedeutender Fortschritt in der Kühltechnologie“, sagt Rama Venkatasubramanian und betont das Potenzial neuer thermoelektrischer Materialien. Forscher des Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Maryland, USA, gaben am 21. Mai 2025 einen Durchbruch in der thermoelektrischen Festkörperkühlung bekannt.
Das Team entwickelte eine auf Nanomaterialien basierende Kühltechnologie, die die Effizienz kommerziell erhältlicher thermoelektrischer Geräte verdoppelt. Diese Innovation verspricht eine skalierbare Alternative zur traditionellen kompressorbasierten Kühlung und adressiert die wachsende globale Nachfrage nach energieeffizienten Kühllösungen.
Das Herzstück dieses Fortschritts ist die 'Controlled Hierarchically Engineered Superlattice Structures' (CHESS)-Technologie. CHESS verwendet deutlich weniger Material, etwa die Größe eines Sandkorns pro Kühleinheit, und kann mithilfe von Werkzeugen zur Herstellung von Halbleiterchips in Massenproduktion hergestellt werden, wodurch Kosten gesenkt und die Marktakzeptanz erhöht wird.
Tests ergaben, dass CHESS-Materialien die Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen thermoelektrischen Materialien bei Raumtemperatur um fast 100 % verbesserten. Dies führt zu einer Effizienzsteigerung von 70 % in einem vollständig integrierten Kühlsystem. Die Technologie ist nicht nur effizienter, sondern verbraucht auch weniger Material und ebnet so den Weg für die Massenproduktion.
Über die Kühlung hinaus können CHESS-Materialien Temperaturunterschiede, wie z. B. Körperwärme, in nutzbare Energie umwandeln. Jeff Maranchi merkt an, dass dies Türen für Energiegewinnungstechnologien öffnet, die für Computer und Raumfahrzeuge geeignet sind. Das APL plant, CHESS-Materialien weiter zu verfeinern und sich dabei auf die Steigerung der Effizienz und die Integration von KI zur Optimierung des Energieverbrauchs in Kühl- und HLK-Systemen zu konzentrieren.