Aerogel: Das leichteste Material der Welt und seine Anwendungen

Aerogel: Das leichteste Material der Welt

Einzigartige Eigenschaften und Anwendungen

Was ist Aerogel?

Aerogel ist eines der vielversprechendsten neuen Materialien. Es ist fast so leicht wie Luft (0,003 g/cm³) und gleichzeitig sehr hart. Zudem besitzt es eine erstaunliche Fähigkeit zur Wärmeisolierung. Es ist der leichteste Feststoff der Welt, und seine chemische Struktur ähnelt der von Glas, mit dem großen Unterschied, dass Aerogel 1.000 Mal weniger dicht ist als Glas.

Aerogel ist ein zweiphasiger Stoff, der normalerweise als Kolloid besteht. Während ein "normales" Kolloid aus einer flüssigen und einer festen Phase besteht (kleine Teilchen, die in der Flüssigkeit suspendiert sind), wurde in Aerogel die flüssige Komponente durch ein Gas ersetzt. Dadurch erhält dieser Stoff einzigartige Eigenschaften.

Besondere Merkmale

Aerogel ist stabil und hat eine sehr geringe Dichte von nur etwa 3 Milligramm pro Kubikzentimeter. Diese geringe Dichte ist auf seine hohe Porosität zurückzuführen, die ihm bemerkenswerte Eigenschaften als Wärme- oder Schalldämmung verleiht. Es hat einen für einen Feststoff sehr geringen Brechungsindex von 1.

Das herausragendste Merkmal von Aerogel ist jedoch sein geringes Gewicht. Es besteht zu 99,8% aus Luft, hat eine tausendmal geringere Dichte als Glas und ist nur etwa dreimal dichter als Luft. Aufgrund seines halbtransparenten Aussehens wird es in einigen Bereichen als "gefrorener Rauch" oder "fester Rauch" bezeichnet. Es fühlt sich an wie Schaumstoff.

Trotz seines geisterhaften, durchscheinenden und fast ätherischen Aussehens besitzt es eine sehr hohe mechanische Festigkeit: Es kann mehr als das 1000-fache seines Eigengewichts tragen.

Vielversprechende Anwendungen

Ingenieure beginnen, mit diesem Material zu experimentieren. Sein geringes Gewicht und seine Fähigkeit zur Wärmeisolierung eignen sich für den Bau von Luftstrukturen, die es ermöglichen, dass diese Luft auf unbestimmte Zeit schwebt. Zum Beispiel könnte eine geodätische Kuppel aus Aerogel so leicht sein, dass der Temperaturunterschied zwischen der Luft im Inneren und der Außenluft ausreicht, um sie schweben zu lassen. Dadurch würde das Gesamtgewicht (und die Kosten) der Struktur reduziert, da keine Stützbalken erforderlich wären.

Das lichtdurchlässige Aerogel lässt nicht nur Wärme entweichen, sondern auch Sonnenstrahlung eindringen, ähnlich wie ein Kristall, der es ermöglicht, dass die Kuppel schwebt, solange die Sonne scheint. Die Höhe der Kuppel kann durch Variieren des Temperaturunterschieds zwischen innen und außen eingestellt werden.

Aerogel wird derzeit zur Entsalzung von Meerwasser, zum Nachweis subatomarer Teilchen und Mikrometeoriten, als Kollektor und als Superkondensator eingesetzt.