Was ist Aerogel
Beschreibung von Aerogel
Aerogel unterscheidet sich grundlegend vom traditionellen Konzept von „Gel“. Es handelt sich um ein Feststoffmaterial mit einer Dichte von 3 kg/m³. Aufgrund seiner extrem geringen Dichte wird es auch als „gefrorener Rauch“ oder „blauer Rauch“ bezeichnet und erhielt 1931 von S. Kistler den Guinness-Weltrekord für das „leichteste Feststoffmaterial“, als er erfolgreich SiO2-Aerogel unter Verwendung von überkritischer Trocknungsmethoden herstellte. Mit über 80% seines Bestehens aus Luft weist Aerogel ausgezeichnete thermische Isolationseigenschaften auf. Ein ein Zoll dickes Aerogel entspricht der Wärmeisolierung von 20 bis 30 Stücken gewöhnlichen Glases. Selbst wenn es zwischen eine Rose und eine Flamme gelegt wird, bleibt die Rose unversehrt.
Aerogel-Anwendungen in der Weltraumforschung
Aerogel findet vielfältige Anwendungen in der Weltraumforschung. Es wurde in der russischen Raumstation „Mir“ und der amerikanischen „Mars Pathfinder“-Sonde verwendet. In Experimenten zur Teilchenphysik dient Aerogel als Detektor für den Tschernkow-Effekt. Ein Beispiel ist der Aerogel-Cherenkov-Zähler (ACC) im Belle-Experiment-Detektor am B-Meson-Fabrik, der die niedrige Brechungsindexeigenschaft von Aerogel zwischen Flüssigkeit und Gas nutzt, zusammen mit seiner hohen Transparenz und Festigkeitseigenschaften, die traditionelle Methoden mit tiefkalten Flüssigkeiten oder Hochdruckluft übertreffen. Seine geringe Masse ist ebenfalls ein erheblicher Vorteil.
Eigenschaften von Aerogel
Aerogel zeichnet sich als poröses Material mit nanoskaligen Strukturen aus, das sich von den Porenstrukturen herkömmlicher Materialien auf mikro- und millimetrischer Ebene unterscheidet. Seine fein gewebte Nanostruktur führt zu extrem geringer Wärmeleitfähigkeit und einer bemerkenswert großen Oberfläche. Seine Licht- und Schallstreuung ist signifikant geringer als die von traditionellen porösen Materialien. Diese einzigartigen Eigenschaften wecken nicht nur Interesse an Grundlagenforschung, sondern bergen auch umfangreiches Potenzial für Anwendungen in verschiedenen Bereichen.
Anwendungen von Aerogel-Produkten
Aktuelle Produkte:
- Aerogel-Materialien: Die inhärenten Eigenschaften von Aerogel machen es hervorragend für thermische und akustische Isolierung, Wasserreinigung und Gasadsorption.
Nano-Aerogel-Verbundisolationsmaterialien: Dies ist ein Sammelbegriff für Materialien, die für effiziente und konstante Temperaturanwendungen geeignet sind. Diese Materialien können in festem oder flüssigem Zustand existieren. In industriellen Bauanwendungen reduziert die Kombination von Aerogel mit Glasfasermatten, die zu Aerogel-Filz verarbeitet werden, signifikant die Wärmeleitfähigkeit. In häuslichen Anwendungen verbessert die Kombination von Aerogel mit Textilien die thermische Isolierung erheblich und hebt sie auf die nächste Stufe.
Zukünftige Produkte - In naher Zukunft:
a. Kugelsichere Beschichtung: Laborversuche legen nahe, dass eine 6 mm dicke Schicht Aerogel auf Metallplatten sie undurchlässig für direkte Explosionen macht.
b. Absorbierende Beschichtungen: Beschichtungen, die Radarfrequenzen absorbieren und Tarnungseffekte erzielen.
c. Energiespeichergeräte
d. Hochtechnologische Laserforschung
Als Frühstarter im Bereich der Luft- und Raumfahrt weist Aerogel zahlreiche erstaunliche Eigenschaften auf. Um seine zukünftigen Anwendungen vorherzusagen, bedarf es der Vorstellungskraft der Gesellschaft und der Industrie, um dieses neue Material aus dem Labor heraus zu treiben und seinen praktischen Wert zu realisieren.
Einführung in die Anwendungsbereiche: Wo werden Aerogel-Produkte verwendet?
- Industriesektor: Aerogel-Verbundisolationsmaterialien sind für Bereiche unerlässlich, die eine Pipeline- oder Ofenisolierung in Industriezweigen wie Energiespeicherung und Petrochemie erfordern.
- Bausektor: Anwendungen umfassen die externe und interne Wärmeisolierung von Gebäuden und den Einsatz von Aerogelglas in Glasvorhangwänden.
- Verkehrssektor: Nano-poröse Aerogel-Verbundisolationsmaterialien werden in Hochgeschwindigkeitszügen, in inländischen C919-Flugzeugen und in Fahrzeugen mit neuer Energie eingesetzt, wobei der Schwerpunkt hauptsächlich auf der Wärmeisolierung für den Transport und dem Schutz von Lithium-Ionen-Batterien in Fahrzeugen mit neuer Energie liegt.
- Hausisolierung und Kühlkettenlogistik: Nano-poröse Aerogel-Verbundisolationsmaterialien werden als Isolierschichten verwendet, um die thermische Isolierung zu verbessern und das Innenvolumen zu vergrößern, wodurch traditionelle Materialien ersetzt werden.
- Funktionale Ausrüstung: Die Verwendung von ultradünnen Schichten Aerogel bei der Herstellung von Aerogeljacken und Outdoor-Produkten führt zu unvergleichlicher Wärme, wodurch leichtere, dünnere und wärmere Ergebnisse erzielt werden.
