Posted in: Physik, Technik 6. März 2012 16:50 Weiter lesen →

Spinnenseide leitet Wärme besser als Metalle

Foto zeigt große gold-gelb gefärbte Spinne, kopfüber in ihrem Netz hängend Spinnenseide fasziniert Materialwissenschaftler, weil sie sehr reißfest und zugleich elastisch ist. Eine weitere erstaunliche Eigenschaft haben amerikanische Ingenieure entdeckt: Die Fäden der Goldenen Seidenspinne leiten Wärme sehr viel besser als die meisten bekannten Materialien.

Foto: Xinwei Wang Research Group

„Das ist umso überraschender, als Spinnenseide ein organisches Material ist“, erklärt Xinwei Wang von der Iowa State University. Der Grund für die hohe Wärmeleitfähigkeit liege vermutlich im Aufbau des Seidenproteins aus kristallinen Molekülblöcken, die wiederum über flexible Brücken miteinander verbunden seien.

Je höher die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist, umso schneller kann Wärmeenergie bei einem gegebenen Temperaturunterschied durch es hindurchfließen. Reines Eisen als guter Wärmeleiter hat einen Wert von rund 80 Watt pro Meter und Grad Celsius Temperaturunterschied. Kupfer bringt es sogar auf das Fünffache. Der Abseilfaden der Goldenen Seidenspinne schafft dagegen 416 Watt pro Meter und Grad, berichten Wang und Kollegen im Fachblatt „Advanced Materials“.

Wird der Seidenfaden in die Länge gezogen, steigt seine Wärmeleitfähigkeit nochmals um ein Fünftel und übertrifft dann selbst den von Silber. Bessere Wärmeleiter sind lediglich Diamant oder Nanoröhrchen aus reinem Kohlenstoff. Nach Ansicht Wangs revolutionieren die neuen Resultate die bisherigen Ansichten zur Wärmeleitfähigkeit organischer Materialien. Möglicherweise eröffne sich damit ein neuer Weg, das thermische Verhalten von elektronischen Bauteilen oder gar von Kleidung zu optimieren, so der Forscher.

Forschung: Xiaopeng Huang, Guoqing Liu und Xinwei Wang, Department of Mechanical Engineering, Iowa State University, Ames

Veröffentlichung Advanced Materials, DOI 10.1002/adma.201104668

WWW:
Micro/Nanoscale Thermal Science Laboratory, Xinwei Wang
Wärmetransport

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