Aerogel eine Einführung in Bezug auf Bauanwendungen Samuel Brunner, Abt Bautechnologien Empa Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research Überlandstrasse 129, CH-8600 Dübendorf 2008-Sept-11 / Samuel Brunner / Folie 1
Grundlagen / Anteile an der Wärmeleitung Wärmeleitfähigkeit λ = 35 mw/m K Strahlung 20-30 % Gerüstleit. 5-10 % Gasleitung 65 % konventioneller Dämmstoff VIP 1 mbar λ = 4 mw/m K neuwertig λ = 8 mw/m K nach 25 Jahren Dämmung VIP Faktor 5, Aerogel Faktor 2 bis 2.5 Strahlung Gerüstleitung Gasleitung Aerogel 14, 18 bzw 21 mw/m K bei normal Druck d.h. ca 950 mbar 2008-Sept-11 / Samuel Brunner / Folie 2
Aerogele versus Schäume Das Besondere an Aerogel ist die Kombination niedriger Dichte und hoher inner Oberfläche (oder niedriger Dichte und kleine Poren) What makes an aerogel unique is the combination of low density and high surface area (or low density and small pore size) Doug Smith citing Hrubesh 2008-Sept-11 / Samuel Brunner / Folie 3
Geschichtlicher Überblick 1931: first Aerogel produced by Professor Samuel Kistler, College of the Pacific, CA (Kistler goes to work for the Monsanto Corporation ) 1940-60 s: Monsanto produces Santocel in Cambridge, MA big plant near Boston 30miles produced more then ever produced since than. Smith orally 1950 s: Iler/Alexander (DuPont) and Tyler/Lentz (DowCorning) patent non-supercritical routes to low density xerogels. 1950 s: Monsanto patents a continuous process for aerogels. 1980: Monoliths for radiation detectors produced in Europe 1983: Supercritical CO 2 processing by Hunt (LBL) and BASF 1988: Low density by Hrubesh, et.al. and polymer aerogels by Pekala and co-workers, all at LLNL. 1992: Rediscovery of low density via surface modification without supercritical drying by Deshphande and co-workers 2000 s: Various groups develop non-supercritical, non-surface modification routes to aerogels Source Aerogel Symposium Boston2007-Doug Smith Nanopore.pdf Page 8 and 9 2008-Sept-11 / Samuel Brunner / Folie 4
More recent commercialization efforts Year Company Process Type Markets Status 80-? Airglass Supercritical/ TMOS monolith? Research 89- Thermolux Supercritical monolith insulation Defunct 80 s- 90 s BASF Supercritical/ silicate powders insulation Defunct 90 s Aerojet Supercritical, polymer, carbon Defunct powders, monolith wide range 90 s NanoPore Ambient pressure/silicate Licensed to Cabot powders insulation 92-8 Hoechst Ambient pressure/silicate Licensed to Cabot powders insulation 90 s now Aspen Aerogel insulation Supercritical/ TEOS Commercial powders, blankets 90 snow works Cabot Ambient pressure/ silicatepowders translucent insulation Semi- 2000-now NanoPore insulation Commercial Vacuum packed nanoporous carbon/silica boards 2008-Sept-11 / Samuel Brunner / Folie 5
Transluszente Anwendungen (Nanogel by Cabot) Erster grosses Gebäude weltweit: Turnhalle Buchwiesen 2003 pdf Cabot, pdf Scobatherm Bau2005 Nanogel(R) Aerogel Named Best Innovative Product for Energy Savings Structural composite panels Polycarbonate panels Structural/metal frame skylights Smoke vents U-Channel glass Insulated Glass Daylighting Partners Europe pdf Alcaud SA Bayer Sheet Europe EMB Products AG Okalux Reglit Scobalit Stoakes Systems Xtralite Rooflights US: Birdair, Kalwall, Pilkington, 2008-Sept-11 / Samuel Brunner / Folie 6
Mattenartige Aerogelprodukte Textiles Bauen mit Nanogel in Tensotherm erster Bau im Herbst08 (bei 34mm U=0.24 W/m 2 K genannt, aber eher U=0.56 W/m 2 K) http://pubs.acs.or g/isubscribe/journ als/cen/86/i20/htm l/8620busc.html 19.5.08 Cabot Aerogel and Birdair - Dedmon Athletic Center -Radford University.pdf 19.5.08 Aspen Aerogel (seit 2007 Bauanwendungen, davor Pipelines,..) Produkte Spaceloft und Pyrogel (bis 650 C) spacetherm-f on Fermacell spacetherm-p on Plaster board 2008-Sept-11 / Samuel Brunner / Folie 7
weitere Beispiele zeigt Herr Graf, AGI Fazit Aerogel (wie VIP-Technologie): viel Potenzial zu Energieeinsparung zuschneidbar, da kein Vakuum gute Wasserdampfdurchlässigkeit Qualitätssicherungsdaten noch nicht auf dem Niveau konventioneller Dämmstoffe vorhanden, aber Potential für hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer 2008-Sept-11 / Samuel Brunner / Folie 8
Und ein kultureller Hinweis: Austellungsobjekt Gefrorener Rauch in der Sonderausstellung des Technorama Winterthur (4. Juli 2008 bis 12. Juli 2009)..\diverses\Technorama\Gefrorener_Rauch_Dan_Goods.jpg Bildquelle Technorama 2008-Sept-11 / Samuel Brunner / Folie 9