Warum Aerogele?
Was sind Aerogele?
Aerogele sind faszinierende Materialien mit einer hochporösen Struktur, die zu mehr als 95% aus Luft besteht. Die Poren sind dabei mehr um den Faktor 1000 kleiner als ein menschliches Haar. Gleichzeitig ist der Feststoff, aus dem die Struktur aufgebaut ist, hochgradig filigran und leicht.
Aerogele werden aus einer Gelvorstufe ähnlich einem festen Wackelpudding hergestellt, indem die Flüssigkeit aus dem Gel in einem speziellen Hochdrucktrocknungsprozess so schonend entfernt wird, dass filigrane Struktur erhalten bleibt. Die Struktur kann dabei aus verschiedensten Grundstoffen wie mineralischen Systemen, synthetischen Polymeren oder Biopolymeren bestehen.
Aerogele als Produkt
Seit vielen Jahrzehnten als kommerzielle Produkte verfügbar sind Aerogele aus Silika in Form von Blankets oder Partikeln. Bei BASF entwickelten die Gründer von aerogel-it kommerzielle Aerogelplatten auf Basis von Polyurethan (SLENTITE und dünne PU-Aerogelplatten). Aktuell fokussiert sich das Team auf die weltweit ersten kommerziellen Aerogelmaterialien auf Basis von Biopolymeren.
Herstellung von Aerogelen
Da die Herstellung von Aerogelen aufgrund der speziellen Prozessschritte aufwändig und vergleichsweise kostenintensiv ist, entwickelt das Team von aerogel-it parallel Herstellungsprozesse der nächsten Generation, um mittelfristig die Kosten zu senken.
Elektronenmikroskopaufnahme eines Polymeraerogels.
Wofür sind Aerogele geeignet?
Die besondere Struktur von Aerogelen führt zu einer Vielzahl von interessanten Eigenschaften, die für verschiedene Anwendungen nutzbar sind.
Superwärmedämmung
Wärmedämmstoffe bestehen üblicherweise zu einem großen Teil aus Gas wie Luft oder speziellen, schlecht wärmeleitenden Treibgasen. Ihre Wärmedämmeigenschaften werden daher zum größten Teil durch die enthaltenen Gase bestimmt, die Wärme deutlich schlechter leiten als der Feststoff, aus dem der Wärmedämmstoff besteht. Dennoch weisen die Gase eine gewisse Minimalwärmeleitung auf, die ein physikalisches Limit setzen, das nicht unterschritten werden kann.
Auch Aerogele enthalten mehr als 95% Luft. Aufgrund der sehr feinen Poren wird die Wärmeleitung der Luft dank eines physikalischen Effekts jedoch stark unterdrückt (Knudsen-Effekt). Auf diese Weise können mit Aerogelen deutlich dünnere Dämmschichten aufgebaut und so wertvoller Platz eingespart werden als mit konventioneller Wärmedämmung. Umgekehrt ist in einem stark begrenzten Bauraum mit Aerogelen eine vergleichsweise hohe Wärmedämmeffizienz möglich. Beide Aspekte sind hochgradig relevant bei Neubauten in teuren Stadtinnenlagen oder bei der energetischen Sanierung von Bestandsbauten und Denkmälern. Zweiteres gilt insbesondere bei Innendämmung, wo möglichst viel Raumfläche erhalten werden soll.
Ein Spezialfall von Superwärmedämmung stellen Vakuum-Dämmplatten dar. In diesen wird die Wärmeleitung über das Gas mittels Vakuum stark reduziert.
Das Team von aerogel-it arbeitet an Bioaerogelprodukten als grüne und nachhaltige Superwärmedämmung für verschiedenste Industrien.
Beladung und Freisetzung
Aufgrund ihrer hochporösen Struktur sind Aerogele interessant als Trägermaterialien für Flüssigkeiten. Ihre besonders niedrige Dichte führt dabei zu besonders hohen Beladungsmengen. Da die Poren von Aerogelen sehr fein sind, kann eine in das Aerogel eingebrachte Flüssigkeit im Unterschied zu offenzelligen Schäumen nicht ohne Weiteres durch Kompression aus der Struktur herausgedrückt werden. Auf Aerogele geladene Flüssigkeiten verhalten sich somit wie Feststoffe und können entsprechend einfach gehandhabt und dosiert werden.
Das Team von aerogel-it entwickelt Bioaerogelprodukte als grüne und nachhaltige Trägermaterialien für Flüssigkeiten.
Fließ- bzw. Verdickungsmittel
Die hochporöse Struktur und Oberfläche von Aerogelen führt zu physikalischen Interaktionen mit einem sie umgebenden Fluid. Aerogele sind daher besonders geeignet als Fließ- bzw. Verdickungsmittel, um das viskose Verhalten von flüssigen Phasen zu verändern.
Das Team von aerogel-it entwickelt Bioaerogelprodukte als grüne und nachhaltige Fließ- bzw. Verdickungsmittel.