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Innovative mechanische Kühltechnologie: Elastokalorik

Innovative mechanische Kühltechnologie: Elastokalorik
Type:Bachelor- oder Masterarbeit
Supervisor:

M.Sc. Florian Brüderlin

Field of Study:

Maschinenbau, Physik, Elektrotechnik und artverwandte Studiengänge

Links:Smart Materials and Devices

Tätigkeitsbeschreibung

In Deutschland entfallen 14 Prozent des Stromverbrauchs auf die Kälteerzeugung. Innovationen in dem Feld können dementsprechend einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Das neue Forschungsfeld der Elastokalorik hat das Potential effiziente und umweltfreundliche Kühlleistung bereitzustellen. Elastokalorische Kühlung basiert auf der reversiblen Phasenumwandlung von Formgedächtnislegierungen (FGL) unter mechanischer Last und der damit verbundenen Umwandlungsenthalpie. Wird die FGL mechanisch belastet wandelt sich das Kristallgitter von Austenit zu Martensit und Umwandlungsenthalpie wird frei, d. h. das FGL Element wird heiß. Bei der Entlastung tritt eine Rückumwandlung statt und das FGL Element kühlt ab (ΔT ≈ 20 °C). Darauf basierend lassen sich Kühleinheiten auf verschiedenen Größenskalen realisieren.

Aufgaben:

Ausgehend von bestehenden, elastokalorischen miniatur-Kühleinheiten soll in der studentischen Arbeit:

  • ein oder mehrere Konzepte eines elastokalorisch gekühlten Flächenelements erarbeitet werden,
  • ein Konzept in einen Demonstrator umgesetzt werden. Dies umfasst neben dem detaillierten Design auch die Fertigung.
  • der Demonstrators experimentell charakterisiert werden.

Die Arbeit fügt sich in eine Kooperation mit australischen Universitäten mit dem Ziel, innovative aktiv kühlende Flächenelemente zu entwickeln. Zur Durchführung der Arbeiten verfügt das IMT über eine umfangreiche hochmoderne Ausstattung (600 m² Reinraum, Rapid Prototyping Verfahren wie 3D-Druck und Laserschneiden, Aufbau- und Verbindungstechnik-Labore, diverse messtechnische Labore). Eine intensive Betreuung sorgt dafür, dass die Arbeit im angestrebten Zeitraum durchgeführt werden kann.


Schematischer elastocalorischer Kühlzyklus
(Ossmer et al, Smart Mater. Struct. 25 (2016) 085037)

 

Eintrittstermin: Nach Vereinbarung

Vertragsdauer: 3 - 6 Monate

Persönliche Qualifikation:
Wir suchen ambitionierte, kreative und selbstmotivierte Personen, die gerne in einem multidisziplinären und internationalen Team arbeiten.

Fachliche Auskünfte

M.Sc. Florian Brüderlin
Karlsruher Institut für Technologie
Institut für Mikrostrukturtechnik
Postfach 3640
76021 Karlsruhe

Telefon: +49 721 608-23845
E-Mail: florian bruederlinFrf6∂kit edu