Kleidung der Zukunft könnte helfen, Energie für Heizung oder Klimaanlage einzusparen – indem sie den Träger selbst entweder wärmt oder kühlt. Wie das klappen könnte, macht ein Team um Yi Cui von der Stanford University vor: Ihr neues Verbundmaterial führt Körperwärme ab oder sperrt sie ein, je nachdem, welche Seite nach außen zeigt.

Sollte sich das Material, das bislang leider noch eher einer Folie als einem Gewebe gleicht, als alltagstauglich erweisen, könnte man daraus zum Beispiel einen Allwetter-Overall schneidern. Laut Tests der Forscher in "Science Advances" erweitert der Stoff den Wohlfühlbereich seines Trägers um über sechs Grad Celsius nach oben und unten: Während eine Lage normalen Stoffs im Bereich von etwa 17  bis 23 Grad die Hauttemperatur in einem angenehmen Rahmen hält, schafft der Wendestoff dies im Bereich von rund 13 bis knapp über 24 Grad. Theoretisch wäre sogar eine Ausweitung um zehn Grad denkbar, so Cui.

Seine Doppelfunktion erhält das nur 45 Mikrometer dicke Material durch seinen raffinierten Aufbau: Im Wesentlichen besteht es aus Polyethylen (PE), demselben Kunststoff, aus dem auch Klarsichtfolie gemacht wird. Cui und Kollegen erzeugen in der dünnen PE-Schicht winzige Löcher wie bei einem Schaum. Dadurch wird die Folie undurchsichtig, allerdings lässt sie Infrarotstrahlung passieren. Wenn sich Haut erwärmt, gibt sie einen Teil der Wärme durch diese langwellige Strahlung ab. Je mehr davon die Folie passieren kann, desto eher eignet sich das Material für heiße Tage.

Um gleichzeitig die Infrarotstrahlung am Durchgang zu hindern – dann nämlich, wenn das Kleidungsstück warm halten soll –, betten die Forscher eine Lage aus feinem Ruß und eine hauchdünne Kupferschicht in den PE-Nanoschaum ein. Der Ruß absorbiert die Wärmestrahlung sehr stark und strahlt sie schnell wieder ab, das Kupfer hingegen absorbiert und strahlt nur schwach.

Diese Doppelschicht platzierten die Forscher nicht genau in die Mitte der Folie. Stattdessen ist die PE-Schicht über der Kupferschicht dünn, die über der Rußschicht hingegen dick. Soll die Folie kühlen, lässt man Ruß- und dicke PE-Schicht nach außen zeigen. Die Infrarotstrahlung des Körpers wird von der Rußschicht aufgenommen und nach außen abgestrahlt, der Weg zurück wird durch das Kupfer erschwert. Soll sie wärmen, weist der Ruß nach innen. Die dickere PE-Auflage reduziert dann die Wärmeaufnahme durch den Ruß, und was dennoch absorbiert wird, strahlt der Ruß bevorzugt in Richtung Körper ab. In diesem Fall erschwert das Kupfer den Weg nach außen.

Die Forscher arbeiten schon daran, den Stoff maschinenwaschbar zu machen. Noch entscheidender dürfte aber sein, den Tragekomfort zu erhöhen. So müsste man die Folie eigentlich in ein Garn verspinnen und dann verweben oder sie zumindest mit einem Gewebe verkleiden. Laut Pressemitteilung arbeitet das Team bereits an einer Lösung. Die Kosten für den Materialeinsatz – insbesondere für das Kupfer – dürften sich immerhin in Grenzen halten, da nur sehr geringe Mengen des Metalls verwendet werden.