Elektrokalorische Wärmepumpen nutzen Materialien, die beim Anlegen eines elektrischen Feldes ihre Temperatur verändern und dadurch Wärme oder Kälte erzeugen. Eine optimale Wärmeübertragung erfordert eine vollständige Benetzung der Oberfläche der elektrokalorischen Komponenten durch das Arbeitsmedium. Da diese Oberflächen zunächst hydrophob, d. h. nicht benetzbar sind, hat das Fraunhofer FEP im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojektes ElKaWe superhydrophile Metalloxid-Dünnschichten mittels Magnetronsputtern entwickelt, die diese Herausforderung meistern.
Die entwickelten Dünnschichten bieten im Unterschied zu Titandioxid, das nur bei dauerhafter Bestrahlung mit UV-Licht hydrophil bleibt, eine dauerhafte Hydrophilie, die auch auf ihrer mesoporösen Mikrostruktur basiert. Poren mit Durchmessern zwischen 2 und 50 nm fördern die Kapillareffekte auf der Nanometerskala und verbessern so die Flüssigkeitsausbreitung auf der Oberfläche. Die Entwicklung der hydrophilen Metalloxidschichten wurde im Labormaßstab auf der institutseigenen Batchanlage UNIVERSA zur Beschichtung von 3D-Substraten durchgeführt. Die erreichte dauerhafte Superhydrophilie der Schichten macht diese besonders geeignet für den Einsatz in Festkörperkühlgeräten wie elektrokalorischen Wärmepumpen, aber auch für andere Anwendungen.
