Forskere: Nyt nanoskum giver Rockwool og EPS baghjul som perfekt isolering

Et hold forskere med svenske Lennart Bergström fra Stockholms Universitet i spidsen har fremstillet et isoleringsmateriale, der giver mineraluld, EPS-plast og andre af de produkter, der i dag holder vores huse varme, baghjul.

Forskernes særlige nanoskum er let, har høj bæreevne og er ikke mindst en rigtig dårlig varmeleder, fremgår det af en artikel i tidsskriftet Nature Nanotechnology.

Materialet er en form for skum baseret på cellulose-fibre i nanostørrelse. Fibrene blandes med grafenoxid og nanostave af lermineralet sepiolit. Det tilsættes vand og fryses hurtigt ned ved hjælp af flydende kvælstof. Med denne metode, som kaldes frysestøbning, danner nanomaterialerne et skum med de ønskede egenskaber.

Det isolerende nanoskum set i elektronmikroskop. (Mikroskopi: B. Wicklein et al.) Illustration: B. Wicklein et al.

Læs også: Papiruld Danmark dømt for vildledende markedsføring

Det særlige nanoskum har en varmeledningsevne på 15 milliwatt pr. meter kelvin, så det isolerer mere end dobbelt så godt som kendte isoleringsmaterialer som ekspanderet polystyren, stenuld og glasuld. Tykkelsen af isoleringen i en husmur kan således halveres, uden at det går ud over isoleringsevnen, hvis man benytter det nye materiale.

Det stive, porøse skum, der kun vejer 7,5 kg pr. kubikmeter og består af 99,5 procent luft, har omtrent samme mekaniske styrke som ekspanderet polystyren (EPS) eller ekspanderet polyurethan - stivheden (Young's modulus) er målt til 77 kNm/kg. Stivheden falder dog til det halve i varmt og fugtigt vejr (30°C, 85 procent luftfugtighed).

Nanoskummet er let og har forholdsvis stor styrke. (Foto: B. Wicklein et al.) Illustration: B. Wicklein et al.

Læs også: Isolering med skum øger risikoen for brand

Isoleringsmaterialer må helst ikke være brandbare, og man kommer ikke uden om, at cellulose kan brænde. Det tilsatte ler gør nanoskummet mindre brandbart, men der er stadig brug for en flammehæmmer, ligesom det er tilfældet for polymerskum.

Men tilsat flammehæmmer i form af tre procent borsyre brænder nanoskummet kun, hvis iltkoncentrationen er større end 34 procent. Almindelig luft rummer 21 procent ilt. Borsyre er dog ikke just miljøvenligt - stoffet er mistænkt for at kunne skade forplantningsevnen hos mennesker.

Nu er det store spørgsmål jo, hvad den lovende nano-isolering kommer til at koste. Til det siger Lennart Bergström:

»Det er selvfølgelig svært at komme med en pris på dette tidlige tidspunkt. Men vi kan da sige, at de fire ingredienser - cellulose, ler, kulstof og borsyre - alle er almindeligt forekommende og tilgængelige i de rette udgaver til lave priser.«

»Frysestøbning er en god metode til at fremstille demonstrationsmaterialer, men der er brug for andre metoder til massefremstilling af vores skum. Det arbejder vi på at udvikle, og vi har allerede lovende resultater. Derfor er vi ret overbeviste om, at det bliver muligt at fremstille disse skumprodukter til en konkurrencedygtig pris i den nærmeste fremtid.«

Emner : Isolering
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Normalt er EPS jo heller ikke brandbeskyttet (klasse F) og brænder glimrende. Så svenskernes nye materiale må kunne bruges til samme formål som EPS, hvis styrken er ok og det er ligeså resistent overfor at suge vand. Til boligen må brandbar isolering bruges under betongulve og ovenpå "kolde" betontage under visse forudsætninger.

Med den isoleringsgrad, er der givetvis også en lang række tekniske anvendelser - selv med en væsentligt højere fremstillingspris en EPS.

Et par observationer: Isoleringsevnen afhænger af, at man vender pladen rigtigt. De omtaler kun varmeledningsevne og ikke modstandsdygtighed overfor varmestråling (IR) i deres abstract.

  • 0
  • 0

andre alternativer. Nye målinger viser at papiruld isolerer 73 % bedre end mineraluld. Papir er meget dårligere til at lede varmen end sten og glas. Papiruld har lavere luft gennemstømning. Og så pakker det tæt omkring bygningsdele, når det bliver blæst ud, så der ikke opstår kuldebroer.

  • 0
  • 0

Er dette endda bedre end PU-isolering f.eks. som Kingspan Kooltherm K3, der har en lambda-værdi på 0,020 W/mK?? Hvad er lambda værdien for materielet? Isolerer dobbelt så godt - i forhold til hvilken lambda værdi? Mineraluld kan fås med lambda værdi ned til omkring 0,032-0,033 W/mK, i visse tilfælde, men til brug i beton sandwich elementer er den nok minimum 0,035 eller 0,037 W/mK. EPS kan fås med lambda værdi ned til 0,031 W/mK (grafit behandlet EPS). Er det "varmeledningsevne på 15 milliwatt pr. meter kelvin", der betyder at lambda værdien for dette materiale er 0,015 W/mK?? Jeg synes jeg kan huske at stillestående luft har en lambdaværdi på 0,020 eller deromkring, men i denne artikel fra Glava, skriver de godt nok 0,026. Men hvordan kan det egentligt lade sig gøre at lave isoleringsmaterialer, der isolerer bedre end stillestående luft??? En lambda værdi på 0,015 W/mK for det nye materiale, lyder jo pænt godt. Det må bare ikke blive dyrere end Kingspan isolering, helst billigere.

http://www.glava.no/leilighets-naeringsbyg...

  • 0
  • 0

Hvad med resistens overfor fungi? Jeg kunne forestille mig at der er en del svampe som gerne ville æde cellulosen. På den anden side ville de nok ikke bryde sig om borsyren.

  • 0
  • 0

@Thorvald Johannes Pedersen Isover laver mineraluld med lambda 30. http://www.isover.dk/produkter/lav-lambda+... Den må så ikke komprimeres under transport, men stadig rimeligt imponerende.

Men super spændende hvis der kommer et isoleringsprodukt med lambda 15. Det bliver interessant at høre mere om bygbarhed/montering, brandklassifikation, og ikke mindst pris.

Jeg tænker specielt at materialet kan løse en masse problemer omkring isolering af skråvægge ved renovering af udnyttede tagetager på ældre bygninger. Herved kan man slippe for enten at skulle hæve tagfladen, med alle de komplikationer det medfører (særligt ved fredede og bevaringsværdige huse) eller bygge indad i tagrummet, med tab af boligareal og ståhøjde til følge.

Hvordan forholder produktet sig til dampspærreproblematikken?

  • 0
  • 0

Det undrede også mig, at det kunne blive bedre end luft, men det skyldes knudsen effekten. Hvis porerne bliver mindre end luftmolekylernes frie vejlængde falder varmeledningen drastisk.

  • 0
  • 0

Jeg har tidligere (et par år tilbage) kommenteret en tilsvarende tråd. Og her nævnte jeg Aspen Aerogel, som har en række kommercielt tilgængelige produkter med varmeledningskoefficienter på mellem 10-20mW/K/m (http://www.aerogel.com/products-and-soluti...) og nu ser jeg også at det er dette amerikanske selskab, som Glava planlægger at samarbejde med. Om tallene holder i virkeligheden ved jeg ikke, men de sælges som måtter a 5 eller 10mm tykkelse inklusiv reflektor-lag vist nok på begge sider. Isoleringsmåtterne er baseret på Si-oxid "frosset røg". Det "lugter" lidt af samme teknologi som cellulose-nano-skummet omtalt i artiklen.

Hvis nogen har erfaring med dette materiale vil jeg gerne høre om det. Det er muligt at manglende anvendelse og udbredelse af materialet er en prohibitiv høj pris? Jeg har længe funderet på at bruge materialet men er ikke kommet dertil endnu, men det er fristende at tænke sådan en løsning ind ifm. indvendig isolering i et gammelt hus, hvor man påtænker en efterisoleringsløsning og hvor man af forskellige årsager har udelukket udvendig isolering.

  • 0
  • 0

De fleste har nok en snusfornuftig forståelse af isolation - men hvordan virker produkterne ? Hvad er det som gør forskellen ?

Jo, i vacuum er der selvfølgelig ingen konvektion, og i luftfyldt isolering er der måske lidt konvektion og lidt ledning og ...

Er der en sjæl derude som kan forklare de fysiske processer som gør sig gældende i forskellige isoleringsmaterialer - så vi måske bedre kan forstå hvorfor det nævnte materiale er bedre ?

  • 0
  • 0

Jeg siger ikke, at Rockwool er fri for at udføre lobbyarbejde ud fra egen-interesser, men du springer lidt let henover forudsætningerne i den refererede undersøgelse:

  • Tallene er fastlagt ud fra målinger af isolans i et forsøgsbyggeri, hvorefter man har regnet "baglæns" for at bestemme isoleringsevnen af isoleringsmaterialet. Dvs. usikkerheder på de øvrige materialer samt ikke mindst udførelsen på byggepladsen er indbygget i de målte værdier

  • Dog er det meget flotte resultat for papiruld (jeg kan ikke umiddelbart finde baggrunden for at høruld skulle være inkluderet) opnået i en optimeret konstruktion på DTU*

Dvs. der er en lille smule æbler/pærer over din sammenstilling.

*) Der står i rapporten blot at der er tale om en konstruktion uden kuldebroer, ikke at der direkte er tale om en forsøgsopstilling. Jeg tillader mig at antage, at det i hvert fald er et prøveemne, der er udført med mere opmærksomhed på tæthed end alm. byggeri.

  • 0
  • 0

Er der en sjæl derude som kan forklare de fysiske processer som gør sig gældende i forskellige isoleringsmaterialer - så vi måske bedre kan forstå hvorfor det nævnte materiale er bedre ?

Der er tre mekanismer:

Molekyler der flytter sig. Typisk luft eller en gasart (ofte Pentan in EPS). Her gælder det om at have små celler så molekylerne ikke kan bevæge sig ret langt. Der er ikke umiddelbart nogen ulemper ved at optimere på dette punkt. Det bedste er naturligvis at der ingen molekyler er som kan bevæge sig, dvs. vacuum.

Varmeledning. Her gælder det om at have så lang og tynd forbindelse mellem den kolde og varme side som muligt. Det følger umiddelbart at de bedste materialer er lettere end de tungere. Det går ud over den mekaniske styrke. Metal er umiddelbart uegnet, med mindre det følger isotermerne hvor dets varmeledningsevne ingen skade gør.

Varmestråling. Her gælder det om at have mest mulig reflektion hvilket vil sige metaliske overflader.

Det optimale isolationsmateriale er derfor tynde lag af ikke oxiderende metal, adskilt af lag af meget små sekskantede celler med vægge af et materiale med ringe varmeledningsevne.

Det kaldes ofte en "honeycomb" konstruktion og de er desværre rasende dyre at producere.

I teorien kan man leve op til BR10's strengeste krav med en 4-5 mm tyk honeycomb construktion af alufolie og aerogel, men ingen har fundet ud af hvordan man producerer disse plader endnu og de prototyper der er lavet er meget skrøbelige.

  • 0
  • 0

Det forekommer mig at en så stor afvigelse ville have ført til indgriben fra den relevante myndigheds side, så jeg fandt den oprindelige undersøgelse fra DTU, kiggede den igennem og der står i konklusionen:

Resultaterne for måling af ydervæggenes isolans er overraskende. Som udgangspunkt var det forventet at resultaterne lå i et snævert område omkring design værdien. De målte praktiske isolansværdier fra Borup viser både værdier større og mindre end forventet. Det grelleste tilfælde er for dansk hør med afvigelser på 85%. En afvigelse af denne størrelsesorden skyldes ikke materiale egenskaber, men nærmere praktiske forhold omkring konstruktionen som der ikke er taget højde for.

http://orbit.dtu.dk/en/publications/varmei...

  • 0
  • 0

Varmestråling. Her gælder det om at have mest mulig reflektion hvilket vil sige metaliske overflader.

Det er rigtigt at reflekterende overflader hjælper, men husk at de skal være reflekterende ved ca 10um. Dernæst så mindskes strålingen for hver overflade der lægges i mellem også hvis de er helt sorte. Mellem 2 flader omkring stuetemperatur med 1K differens går ca. 5W/m2. Lægges en ekstra flade ind bliver differensen mellem fladerne 0,5K og dermed den halve stråling osv. Man kan altså regne ud hvor mange flader man skal have for at gøre strålingsbidraget mindre end ledningen.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten