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Bioinspirierte Beschichtung kühlt Oberflächen passiv
Nach dem Vorbild haarähnlicher Insektenstrukturen haben chinesische Forschende eine Zweischichtoberfläche entwickelt, die durch passive Strahlungskühlung eine Temperaturabsenkung von rund 9 °C erreicht – ohne Energieverbrauch.
Passive Strahlungskühlung am Tag (PDRC) gilt als vielversprechende Technologie für die Gebäudekühlung und das Wärmemanagement ohne Energieverbrauch. Bisherige PDRC-Materialien scheitern jedoch häufig an komplexer Verarbeitung, eingeschränkter Substratwahl und unzureichender mechanischer Beständigkeit. Ein chinesisches Forschungsteam hat nun eine bioinspirierte Lösung entwickelt, die diese Hürden überwinden soll.
Inspiriert von haarähnlichen Strukturen auf Insektenoberflächen entwarfen die Forschenden eine Zweischichtoberfläche (BHBS), die mittels einfacher Rakelauftragung und elektrostatischer Beflockung hergestellt wird. Dieses kostengünstige Verfahren ermöglicht eine unkomplizierte Fertigung ohne aufwendige Prozessschritte.
Lesetipp: Wässrige Lacksysteme
Das neue Werk „“Additive für wässrige Lacksyteme„“ von Wernfried Heilen gibt einen tiefen Einblick in die verschiedenen Anwendungsbereiche von Additiven für wässrige Lacksysteme. Es beinhaltet eine komplette Übersicht über die wichtigsten Einsatzgebiete und Wirkungsmechanismen von Lackadditiven. Breiten Raum wird den Kapiteln Netzen und Dispergieren, Entschäumung, Substratbenetzung, Entlüftung, Verlauf und Rheologie gewidmet. Ferner werden die Bereiche Co-Bindemittel für wässrige Lacksysteme, UV-Stabilisierung, Gebinde- und Filmkonservierung sowie Hydrophobierungsmitteln intensiv beleuchtet. „“Additive für wässrige Lacksysteme““ empfiehlt sich als unverzichtbares Lehrwerk für alle, die sich mit der Formulierung von wässrigen Lack- und Beschichtungsstoffen beschäftigen
Hohe Reflexion und starke Infrarotemission
Die optimierte Oberfläche erzielt eine durchschnittliche solare Reflexion von 91,7 % im Wellenlängenbereich von 0,3 bis 2,5 μm und eine sichtbare Reflexion von 97 %. Im mittleren Infrarotbereich von acht bis 13 μm – dem atmosphärischen Transparenzfenster – erreicht die Oberfläche eine Emissivität von 97,5 %. Diese Kombination aus hoher Sonnenreflexion und starker Infrarotemission ist der Schlüssel zur passiven Kühlung.
In Praxistests erzielte die BHBS-Oberfläche eine Kühlleistung von 84 W/m² und eine Temperaturabsenkung von rund 9 °C gegenüber der Umgebungstemperatur – und das ohne jeglichen Energieeinsatz.
Mechanisch robust und flexibel
Neben den herausragenden optischen Eigenschaften überzeugt die bioinspirierte Oberfläche auch durch ihre mechanische Beständigkeit. Die BHBS-Proben zeigten eine hohe Abriebfestigkeit und gute Flexibilität, was sie für praktische Anwendungen im Außenbereich qualifiziert. Die einfache und kostengünstige Herstellung mittels Rakelauftragung und Beflockung könnte eine Skalierung in den industriellen Maßstab erleichtern.
Die Technologie bietet Potenzial für Anwendungen in der Gebäudekühlung, der Stromerzeugung und dem thermischen Management – überall dort, wo eine energiefreie Kühlung von Oberflächen gefragt ist.
Quelle: Shen, C. et al. Bioinspired hair-like bilayer surface for efficient passive daytime radiative cooling. Prog. Org. Coat. 110046 (2026).
