Superleichte Aerogele bieten bessere Wärmedämmung

Philadelphia (USA) – Bis zu zehnmal besser als heute verfügbare Dämmstoffe kann eine neue Klasse von Schäumen Kühlschränke, Wasserleitungen und Häuser isolieren. Forscher entwickelten dazu sogenannte Aerogele, die flexibel, stabil und etwa dreimal leichter sind als Kork. Ihre neuen Materialien, die ursprünglich für bessere Hitzeschilde von Raumtransportern beim Eintritt in die Erdatmosphäre gedacht waren, präsentierten sie auf der Herbstkonferenz der „American Chemical Society“ in Philadelphia.

Mikroskopbild in schwarz-weiß, es sind zahlreiche Verästelungen und Hohlräume in der Struktur zu erkennen.
Aerogel unter dem Mikroskop

„Ein kleiner Block des Aerogels kann sogar das Gewicht eines Autos tragen“, beschreibt Mary Ann Meador vom NASA Glenn Research Center in Cleveland die Festigkeit der neuen, nanoporösen Schäume. Dünne Schichten davon sind hingegen so flexibel, dass sie leicht für wärmedämmende Ummantelungen etwa von Warmwasserleitungen oder in Kühlschränken genutzt werden könnten. Eine nur ein Zentimeter dicke Schicht isoliert dabei so gut wie eine rund zehnmal dickere Schicht aus heute verfügbaren Dämmstoffen aus Kunststoff. Andere Aerogele, die bereits früher entwickelt wurden, isolierten zwar ähnlich gut, doch waren sie wegen ihrer keramischen Anteile oft spröde und brüchig.

Die neuen Materialien dagegen bestehen im Wesentlichen aus miteinander vernetzten Polyimidmolekülen. Bei der Polymerisation der Ausgangssubstanzen entstand ein nanoporöses Netzwerk, das mit gut 500 Quadratmetern pro Gramm eine sehr große Oberfläche aufwies und dabei viel Raum für Luft bot. Dadurch erhielt der Schaum seine guten wärmedämmende Eigenschaften bei zugleich geringem Gewicht.

Da die Aerogele auch hohe Temperaturen von bis zu 600 Grad Celsius standhalten, eröffnet sich ein weites Einsatzfeld. „Die erste Anwendung wird wahrscheinlich bei der Isolierung von Pipelines in der Industrie liegen“, sagt Meador. Doch mit sinkenden Produktionskosten könnten Kühlschränke damit ausgestattet werden und dank dünnerer Wände leichter und handlicher werden. Auch die Nutzung für stark isolierende Schlafsäcke und Winterkleidung für extreme Kälte wollen die Forscher nicht ausschließen.