Revolutionäre Phasenwechsel-Beschichtung nutzt Wärme für Raketen, Rohre und Getränke

Spinoff ist die jährliche NASA-Publikation zu erfolgreich kommerzialisierter NASA-Technologie. Diese Kommerzialisierung trug zu Produkten und Diensten in Gesundheit, Medizin, Konsumgütern, Transport, öffentlicher Sicherheit, Computertechnik und Umweltressourcen bei.

Physik des Phasenwechsels

Die meisten genießen ein eiskaltes Getränk an heißen Tagen, ohne an die Physik im Glas zu denken. Die Phasenwechselreaktion – hier: Eis absorbiert Wärme vom Getränk und schmilzt – ist kraftvoll. Eine NASA-Beschichtung, die diese Reaktion nutzt, könnte in Passagierflugzeugen oder als Schlüssel zu eisfreien Kühlboxen eingesetzt werden.

Bei Phasenwechseln, so Marshall Space Flight Center Materialwissenschaftler Raj Kaul, bleibt die Temperatur exakt am Übergangspunkt konstant. „Friert man ein Thermometer in einem Eisblock ein und erwärmt es, bleibt die Temperatur bei 0 °C (32 °F), selbst im bereits geschmolzenen Teil. Erst wenn das Eis vollständig geschmolzen ist, steigt die Wassertemperatur.“

NASA-Entwicklung

Für Wasser liegt der Schmelz-/Gefrierpunkt bei 0 °C, doch NASA entwickelte Materialien mit verschiedenen Schmelzpunkten. Ursprünglich für Raumanzüge geplant (Körperwärmeanreicherung), forschte Kaul ab den frühen 2000ern an Außeneinsatz am Space Shuttle. Die Feststoffraketen-Booster waren durch MCC-1 geschützt – „im Grunde Kork-Epoxid-Gemisch“, so Kaul. „Kork verbrennt, der Verbrennungsprozess entzieht Wärme. Zudem ablatiert die Schicht – sie löst sich einfach, neues Material wird freigelegt und durchläuft den Prozess erneut.“

Nicht-ablatierende Schutzbeschichtung

Da die Beschichtung abbrennt, bestand Gefahr von Schäden. Kaul entwickelte eine Schutzbeschichtung, die nicht ablatiert und dennoch sichere Temperaturen darunter hält. Er nutzte NASA-Phasenwechsematerialien und integrierte sie in eine wie Farbe aufzutragende Beschichtung – wozu das richtige Verhältnis von Phasenwechsematerial zu Beschichtung ermittelt werden musste.

Nach Lizenzierung des Patents gründete Unternehmer Chris Bilec die Firma PrimeBilec in Austin, TX, und arbeitet an Produkten einschließlich einer eisfreien Kühlbox. Marshall's Tech Transfer Office verband ihn mit Kaul, der Potenzial für Außenhausfarbe oder Dachbeschichtung sah: „Tagsüber absorbiert sie Wärme, nachts gibt sie diese ab und durchläuft den Zyklus.“

Anwendungen

• Luftfahrt: Beschichtung am Heck von Flugzeugen verhindert Hitzeschäden durch Strahltriebwerke. Phasenwechsematerial auf 24 °C (Kabinentemperatur) eingestellt – absorbiert Wärme, die die Innentemperatur erhöhen würde.
• Krankenhäuser: Interesse von Firmen, die Wärmetauscher für VA-Krankenhäuser herstellen. Sensoren an überhitzten Rohren brennen aus – die Beschichtung verlängert deren Lebensdauer.
• Eisfreie Kühlboxen & Behälter: Phasenwechsematerial in lebensmittelechtem Polyester eingebettet. Lebensmittel oder Bier bleiben 2–4 Stunden länger kühl, abhängig von Außentemperatur.

Weitere Informationen: Webseite.