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Aerogele: Moderne, Multifunktionale Materialien

Unsere Arbeitsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Barbara Milow befasst sich mit der Synthese von hochporösen, offenporigen und nanostrukturierten Werkstoffen, den sogenannten Aerogelen. Ihre stabilen Gelkörper werden mittels Sol-Gel-Verfahren hergestellt, die im weiteren Schritt ohne Zerstörung der Struktur möglichst schrumpfungsfrei getrocknet werden. Die so entstandenen luftgefüllten Aerogele weisen eine sehr hohe Porosität von über 90 % auf, wodurch sie eine hohe spezifische Oberfläche von 100 bis über 3000 m²/g und entsprechendes Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis besitzen. Daraus folgen neben der geringen Dichte und offenen Poren vorteilhafte Eigenschaften wie eine hohe Schallabsorption oder eine extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit, was sie zu sehr attraktiven Materialien mit Anwendungen in vielen verschiedenen Bereichen, z. B. als Superisolationsmaterialien in der Luft- und Raumfahrt, Automobilbranche oder Gebäudetechnik, machen.

Aerogele können aus vielen verschiedenen Materialien hergestellt werden, wie links zu sehen ist, welche in den folgenden Bereichen weiter erörtert werden:

  • Anorganische Aerogele, z. B. aus Metall, Metalloxid, Metallchalkogenid, und besonders aus Silica (oben) und Kohlenstoff (unten rechts)
  • Biopolymere Aerogele, z.B. aus Polysaccharid, Protein oder Cellulose
  • Organische Aerogele, z. B. aus Resorcin- oder Melamin-Formaldehyd (unten links)
  • Aerogel Komposite, z. B. faser- oder wabenverstärkt, und hybrid Materialien wie Aerogel-Beton (mitte)