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News-Archiv: Informationen für Studierende

"Gefrorener Rauch": Aerogele in der Summer School Köln 2008

11. März 2008

 Beleuchtete Aerogel-Quader
zum Bild Beleuchtete Aerogel-Quader

Was sind Aerogele und wie werden sie hergestellt? Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) bietet gemeinsam mit dem Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. in Würzburg und der Universität Ulm 30 Studenten, Diplomanden und Doktoranden der Natur- und Ingenieurwissenschaften bei einer Sommerschule in Köln die Möglichkeit, den faszinierenden Werkstoff kennen zu lernen.

"Gefrorener Rauch" mit außergewöhnlichen Eigenschaften

Aerogele (Luftgele) sind hochporöse nanostrukturierte Festkörper. Sie werden umgangssprachlich als "gefrorener Rauch" bezeichnet. Aerogele können aus anorganischen und organischen Materialien hergestellt werden, auf Basis von Silikaten finden sie zurzeit die häufigste Anwendung. Aerogele sind hochporös (Porenvolumen bis 99 Prozent) und haben nur eine extrem geringe Dichte (0,2 bis 0,5 Gramm pro Kubikzentimeter). Entsprechend haben sie eine extrem große Oberfläche. Drei Gramm Aerogel können beispielsweise bis auf 6000 Quadratmeter ausgedehnt werden, das entspricht der Größe eines Fußballplatzes. Aerogele sind die besten bekannten Wärmeisolatoren (Wärmeleitfähigkeit kleiner 5 Milliwatt pro Meter und Kelvin) und reagieren äußerst träge mit Metallschmelzen.

Wie werden Aerogele hergestellt?

Anorganische Aerogele werden über den Sol-Gel-Prozess hergestellt. Als Ausgangsstoff dienen Alkoxide in alkoholischen oder wässrigen Lösungen. Nach dem Zusammenmischen der Ausgangsstoffe, entstehen in der Lösung fein verteilte, so genannte kolloidale Teilchen (Hydrolyse und Kondensation), welche ein dreidimensionales Netzwerk bilden (Gelierung). Je nach Katalysator können die Teilchengrößen variieren, von einigen Nanometern bis zu einigen Mikrometern. Nach Beendigung der Gelierung muss dem entstandenen Gel die Flüssigkeit entzogen werden. Um die Nanostruktur des Gels zu erhalten, darf das Material beim Trocknen nicht schrumpfen.

 Aerogel-Herstellung im Sol-Gel-Verfahren
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 Struktur eines organischen Aerogels
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Ein Material mit vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten:

  • Dämmmaterial (Feuerschutz, Lärmschutz)
  • STARDUST-Mission: Bei einer Weltraummission der NASA wurden Kometenstaub und Sonnenpartikel in Aerogel abgebremst und aufgefangen
  • Isolationsmaterial für Raumsonden und Raumanzüge
  • Frequenzverdopplung (AerOptics)
  • Formstoffbinder: Zusammen mit Sand getrocknetes Aerogel wird in der Gießereitechnik zunehmend für Gießkerne verwendet. Entwickelt wurden die so genannten AeroSande beim DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum
  • Tiegelmaterial für Erstarrungsexperimente (Artemis): Dabei werden unterschiedliche Metalle in einem Aerogelhohlraum aufgeschmolzen. Durch das optisch transparente Aerogelmaterial kann der Erstarrungsprozess der Metallschmelzen beobachtet werden
  • Nanotanks: Speicherung und kontinuierliche, gezielte Abgabe von Chemikalien (zum Beispiel Medikamente und Düngemittel)
  • Verwendung für Brennstoffzellen, Katalysatoren und Superkondensatoren

Was Sie während der Summer School erwartet:

Experten berichten aus der Praxis der Aerogelforschung, zum Beispiel der Aerogel-Synthese (Sol-Gel-Prozess, Trocknung), Messtechniken zur Charakterisierung von Aerogelen und Anwendungen des Materials. Im Labor arbeiten die Teilnehmer an der Gelierung von organischen und anorganischen Aerogelen. Außerdem erproben sie mehrere Arten der Trocknung, darunter Lufttrocknen, überkritisches Trocknen und Gefriertrocknen. Und sie führen eine Charakterisierung (REM, BET, TGA, Permeabilität) des Materials durch.

Ort: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt,
Institut für Materialphysik im Weltraum in Köln
Termin: 21. Juli bis 23. Juli 2008
Kosten:

Studenten: 70 Euro, sonstige Teilnehmer: 150 Euro

In den Kosten sind die Übernachtungen und Verpflegung enthalten. Studenten können einen Zuschuss beantragen

Anmeldung bis: 1. Juni 2008
Anmeldung und weitere Informationen über: SummerSchool2008@dlr.de


Kontakt
Dipl.-Phys. Susanne Lisinski
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Materialphysik im Weltraum

Tel.: +49 2203 601-2341


Dr.rer.nat. Barbara Milow
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Werkstoff-Forschung
, Aerogele
Tel.: +49 2203 601-3537


Dr.rer.nat. Michael Reuß
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Materialphysik im Weltraum

Tel.: +49 2203 601-2422


Erstellt am: 11.03.2008 15:50:00 Uhr