Hold varmen på Sydpolen i tynd jakke med ny superisolering fra Nasa

Forskere fra Nasa har succesfuldt fremstillet et polymermateriale, der har en uovertruffen isoleringsevne, selv i en millimetertynd udgave. Det åbner for en bred vifte af anvendelsesmuligheder: Bygninger undgår tykke lag med stenuld, der kan fyldes flere is i en Hjem-Is-bil, og man vil kunne designe slimfit tøj, der er bedre isolerende end din tykkeste fleecetrøje.

Selve isoleringsmaterialet er en luftgele, der består af 99,8 procent atmosfærisk luft, og derfor har uovertrufne isoleringsevner. Det blev syntetiseret i 1931, men materialet har hidtil været for skrøbeligt.

Nu er det lykkedes Nasa at syntetisere en ny polymer af luftgeleen og kapton, hvilket gør materialet stærk og fleksibel nok til, man kan bukke, vride og folde det - eller sågar parkere en bil på den - uden det går i stykker.

Her har Nasa parkeret en Smart oven på deres nye polymer af luftgele for at demonstrere dens styrke. Illustration: Nasa

Skabt under vædemål

Aerogel blev først til ved et væddemål mellem to kemikere, som ud fra viden om, at gele hovedsageligt består af pektin opløst i vand, udfordrede hinanden i at fjerne vandet uden at geleen skrumpede. I 1931 vandt Samuel Stephens Kistler konkurrencen og havde fremstillet den første luftgele. Med sin termiske ledningsevne i spændet 0,03-0,004 watt/(meter*kelvin) er luftgele det bedst isolerende solide materiale til dato.

Siden har der været mange forsøg på at gøre luftgeleen robust, blandt andet ved at dampe lim på den eller dyppe den i lim. Da geleen havde tendens til at absorbere limen og adaptere dens egenskaber, blev det ingen succes; Den kunne ikke længere tåle høje temperaturer.

Der var brug for et nyt materiale til at forstærke luftgeleen, og her kom polymiden (funktionel polymer) kapton ind i billedet. Det er stabilt op til 400 grader celsius, og har et bredt temperaturspænd for glastransition, hvilket vil sige, at det absorberer store mængder energi i faseskift mellem fast og flydende, hvilket gør kapton til en oplagt kandidat til at forstærke luftgele.

Men da det blev opløst i en tynd blanding og forsøgt sammensat med geleen, blev resultatet efter intens tørring, at geleen skrumpede med 40 procent, blev alt for kompakt og mistede sine isolerende egenskaber.

Til sidst lykkedes det dog Nasa-gruppen på Glenn Research Centre i Ohio at bygge bro mellem de forskellige polymider og tilføje dem stivheden.

Det blev muligt ved at krydsforbinde de lineære polymider med en tredimensionel molekylestukur med kovalente bindinger (fælles elektronpar). Den struktur er væsentligt stivere og anvendes derfor også i byggeri, hvor den har givet form og navn til H-bjælker og I-bjælker**. **Bjælkerne har netop den form, da det gør dem stivere end massive runde bjælker af samme vægt.

Med den ekstra dimension blev molekylestrukturen stiv nok til, at den kunne tørres og bevare volumen, den lave densitet (0,14 g/cm3) og isolationsevnen.

Den nye luftgele-polymer er ikke helt så isolerende som den oprindelige luftgele, men det er stadig godt 12 gange så isolerende som glasuld. Med kapton til at forstærke strukturen, er den 500 gange stærkere end traditionel luftgele lavet på silikat.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det ser imponerende ud, og det at det virker brandhæmmende / ikke brandbart er helt klart et plus, hvis det kan anvendes i bygninger.

Der har jo været flere der har forsøgt at markedsføre "tynde" isoleringstyper der var mere effektive end de traditionelle - nu bliver det måske virkelighed?

Hvad vil fremstillingsprisen være vs rockwool/glasuld?

  • 0
  • 0

Kan det passe med 12 gange mere isolerende end glasuld. Glasuld er vist kun en faktor 1,5 dårligere end luft. Kan man komme under varmeledningen for luft, når materialet nu netop er luftbaseret?

Eksakt mine tanker, da jeg læste det. Når noget lyder alt for godt til at være sandt, oplever jeg ofte, at det ikke er sandt ;o)

mvh Flemming

  • 0
  • 0

Artiklen er lidt misvisende da den beskriver "indholdet" i aerogel'en som luft, hvor det er mere korrekt at beskrive det som en gas.

Isoleringsevnen er helt korrekt og med tiden når fremstillingsmetoderne bliver forbedret er jeg sikker på dette nano-materiale vil erstatte glasuld og lignende som isolerings materiale.

@Flemming Rasmussen: Kunne de ikke overveje at bruge deres tid på at undersøge tingene i stedet for at bruge tid på at skrive et ligegyldigt blogindlæg som får serieøs materiale videnskab til at virke utroværdig.

http://en.wikipedia.org/wiki/Aerogel

  • 0
  • 0

Hvorfor skulle man ikke kunne komme under lufts varmeledningsevne? Materialet er jo netop ikke bare luft. Hvis man har en gel-struktur med tilstrækkelig stor overfladeareal i forhold til volumen vil den varmtransporten gennem gel-netværket kunne være mindre end den isoleringseffekt man får ved at luftmolekylerne har sværere ved at bevæge sig rundt i materialet.

På Wikipedia er der også en fin graf der viser at silika-geler kan have lavere varmeledning end luft selv om de også er "luftbaserede".

Om det så kommer til at kunne konkurrere med Rockwool på isoleringsmarkedet er så en anden sag.

  • 0
  • 0

Når det er så tyndt, så kan man jo opnå en isolerende effekt på et hus uden mærkbart tab af plads ved at tapetsere stuerne med det.

Hvilket effekt vil det have på fugt på den kolde side af isoleringen?

  • 0
  • 0

Jeg går meget ud fra at isoleringsevnen går tabt, hvis du hamre et søm igennem det.... Tapet'et er måske ikke det mest indlysende sted at bruge det, men nærmere lige efter yderskallen?

Eller tænkte du om man kunne "efterisolere" sit hus på den måde?

  • 0
  • 0

Aerogel med kun 0,004 W/(mK) er ved lav lufttryk på 0,05 bar iflg. wikipedia. Og når dette reducerer varmeledningen hænger det sikkert sammen luftmolekylernes frie middelvejlængde kommer ned på niveau med pore-størrelsen i materialet (det samme man udnytter i en termoflaske). Ved atmosfæretryk skal man ca. ned på 40 nm pore-størrelse iflg dette link, som giver god viden: www.tapironline.no/last-ned/284

  • 0
  • 0

Når det er så tyndt, så kan man jo opnå en isolerende effekt på et hus uden mærkbart tab af plads ved at tapetsere stuerne med det.

Hvilket effekt vil det have på fugt på den kolde side af isoleringen?

Isolere biler, busser og tog, så der spares aircon i varmt klima og opvarming for el-biler i koldt kli

  • 0
  • 0

Jeg syntes altså ikke det ligner en Smart Fortwo, der står oven på materialet...

  • 0
  • 0

Kan det passe med 12 gange mere isolerende end glasuld. Glasuld er vist kun en faktor 1,5 dårligere end luft. Kan man komme under varmeledningen for luft, når materialet nu netop er luftbaseret?

Akkurat som Mikael og Flemming så vil jeg stille mig yderst skeptisk over for praktisk brug af dette produkt indtil der foreligger uafhængige test. Vi har simpelhen set for mange "vidunder" produkter gennem tiden.

For at opnå en bedre isoleringsevne er man i dag normalt nød til at erstatte atmosfærisk luft med en gasart. Selv ved de bedst skumisoleringer med den optimale cellestruktur kan man med en cycklopentasgas kun opnå cirka lambda 0,021, hvis der også skal være en brugbar trykstyrke.

  • 0
  • 0

[quote]mon ikke du lige skulle tjekke det en ekstra gang!

Næ, tallet er fra Rockwools hjemmeside, men jeg kan selvfølgelig ikke lige genfinde den rette side. Så du må nøjes med lidt wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Mineral_wool Den højere temperaturer er for brandbats.

Jeg har bygget ovne med sten-/glasuldsisolering og jeg kan garantere for at de klammer totalt sammen omkring 250 C hvis man ikke bruger brandbats. [/quote]

ud over dit link siger 700 grader for rockwool så kan det altså modstå 1000 grader i 2 timer http://www.energihjem.dk/stenuld-eller-roc...

  • 0
  • 0

700gr er for visse typer brandbats. Der er stor forskel på hvor meget de enkelte typer reagerer over for varme - og også efter om varmen er åben flamme, på den anden side af en gipsvæg/stålplade osv. Det afhænger meget af, hvordan de er pakket osv.

Mvh Mogens - der har sat ild til rockwool med gnisterne fra en vinkelsliber.

  • 0
  • 0

Artiklen er lidt misvisende da den beskriver "indholdet" i aerogel'en som luft, hvor det er mere korrekt at beskrive det som en gas.

Isoleringsevnen er helt korrekt og med tiden når fremstillingsmetoderne bliver forbedret er jeg sikker på dette nano-materiale vil erstatte glasuld og lignende som isolerings materiale.

@Flemming Rasmussen: Kunne de ikke overveje at bruge deres tid på at undersøge tingene i stedet for at bruge tid på at skrive et ligegyldigt blogindlæg som får serieøs materiale videnskab til at virke utroværdig.

http://en.wikipedia.org/wiki/Aerogel

Touché ;o)

Du behøver nu ikke sige De og Deres til mig.

Min skepsis bunder i, at der jo før har været demonstreret vidunder isolerongsmaterialer, som ganske rigtigt under givne forudsætninger (ekstremt store delta T) kunne levere "rockwool * xx performance" - men de viste sig alle komlet uanvendelige til husisolering, hvor delta T jo oftest ligger i størrelsesordenen < 20°.

mvh Flemming

  • 0
  • 0

...Prisen og brandgodkendelsen...

Hvis produkter som det beskrevne kan fås ned i pris og op i skala, så det bliver anvendeligt i byggeri osv. har det store muligheder. Det skal bare også lige brandgodkendes - ellers er muligheden for at bruge det i byggeri stort set lig nul - i hvert fald i stor skala.

Men bare tanken om at kunne lave køle- og frostrum der har væsentligt mindre transmissionstal giver da et smil på læben.

Prøv bare at tænke på fryseren og køleskabet derhjemme... Det har store muligheder:-)

Men pris og godkendelser kan spænde ben for meget...

  • 0
  • 0

Ville være fantastisk at pakke batterierne i el biler ind i. Plus alle de andre ting som er nævnt her. Men der går nok 10 til 15 år før vi kan hente det i Silvan

  • 0
  • 0

Nu er Aerogel jo ikke noget nyt og det har i en del sammenhænge bevist hvad det kan. Det er stadigvæk for dyrt at lave i større mængder. Nogle af de nye produktions metoder (som den der bruges til at lave Aerowool med) reducere prisen meget men det er stadigvæk DYRT!..

Nu er Rockwool jo ikke ET material men kan fås i forskellige versioner.

Conlit 150 hvid vlies Under almindelig drift tåler produktet på uldsiden max. 250°C. Fibersmeltepunkt over 1000°C. http://www.rockwool.dk/produkter/u/1310/Br...

Conlit Brandplade Max. anvendelsestemp.: Uldside: 750°C. http://www.rockwool.dk/produkter/u/7484/Br...

Så alle har ret med hensyn til Rockwools egenskaber.

Hvad angår brand så skal man lige huske at der er forskel på materialers brandklassifikation og konstruktionens hvor overflade klassen spiller mere ind.

El biler og isolering af batterierne er måske ikke det smarteste da de fleste elbiler under normale forhold skal køle batterierne da de ellers overopheder.

Pris: ret sikkert voldsomt dyrt som det ser ud lige nu og tror ikke vi ser det i Silvan før om måske 25 år hvis nogensinde. Men alt er jo dyrt at producere hvis man bruger lab-scale.

PS: og nej det er ikke en Smart, ifølge en retsag http://www.chinesecars.net/content/daimler...

  • 0
  • 0

American Chemical Society (ACS) (2012, August 19). New space-age insulating material for homes, clothing and other everyday uses. ScienceDaily: http://www.sciencedaily.com/releases/2012/... Citat: "... "The new aerogels are up to 500 times stronger than their silica counterparts," Meador said. "A thick piece actually can support the weight of a car. And they can be produced in a thin form, a film so flexible that a wide variety of commercial and industrial uses are possible." ..."

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