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Volkswagenstiftung: Lichtenberg Professur
Gerichteter Wärmetransport in hierarchisch strukturierten Hybridsystemen

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Gerichteter Wärmetransport in hierarchisch strukturierten Hybridsystemen

Wärmetransport in nano- und mesostrukturierten Materialien spielt eine immer wichtigere Rolle in vielen technologischen Anwendungen. Die aktuelle Forschung fokussiert sich hierbei auf zwei sehr gegensätzliche Eigenschaften – höchst effiziente Isolation zur Vermeidung thermischer Verluste, sowie maximal effizienter Wärmeableitung zum Schutz vor Überhitzung.

Die von der Volkswagen Stiftung eingerichtete Lichtenberg Professur hat es sich zum Ziel gesetzt neuartige, clevere Funktionsmaterialien zu entwickeln, welche den Fluss von Wärmeenergie gezielt beeinflussen können. Insbesondere soll das Konzept einer thermischen Diode demonstriert werden. Eine thermische Diode ist ein Schlüsselelement in dem sich rasch entwickelnden Feld der Phononik. Es erlaubt ähnlich zu den bekannten elektrischen Dioden einen guten Wärmetransport in die eine Richtung, behindert den Energietransport jedoch in die entgegengesetze Richtung. Der Begriff Phononik deutet bereits auf eine Analogie zu dem etablierten Feld der Elektronik hin, welches unser alltägliches Leben während des letzten Jahrhunderts geprägt und geändert hat.

Wir wollen eine thermische Diode bestehend aus nanostrukturierten Hybridmaterialien realisieren. Durch die Kombination von Polymeren, Metallen und Metalloxiden wollen wir sowohl die Struktur, als auch ihre physikalischen Eigenschaften gezielt einstellen. Im Fokus unserer Untersuchungen liegt die detaillierte Charakterisierung der Wärmeleitfähigkeit derartiger Kompositstrukturen. Über die experimentellen Arbeiten hinaus werden wir unsere Ergebnisse durch Computersimulationen (finite Elemente und Molekulardynamik) modellieren, um so ein umfassendes Verständnis für den Wärmetransport in nanostrukturierten Hybridmaterialien zu erlangen.

Für eine detaillierte Charakterisierung der Wärmeleitfähigkeit in derartigen Hybridsystemen verwenden wir bereits oder etablieren wir verschiedene Charakterisierungsmethoden. Hierzu gehören unter anderem Laser Flash Analyse (LFA), frequenzabhängige Thermoreflektion (FDTR) und Raster-Temperatur-Mikroskopie (SThM).

Laufzeit: 2014 - 2019


Ansprechpartner:
Lichtenberg Junior Professor für Polymere Systeme
Prof Dr. Markus Retsch

E-Mail: markus.retsch@uni-bayreuth.de
Telefon: + 49 (0)921 55-3920



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Verantwortlich für die Redaktion: Univ.Prof.Dr. Hans-Werner Schmidt

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