20/04/2018 – J. Mroszczok, G. Frenzer, P. Pink, G. Seide, T. Gries

Zellulose-Aerogelfasern zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs von Verbrennungsmotoren

Der umweltbewusste Umgang mit Energie ist eines der zentralen Themen unserer heutigen Zeit. Die Stoffklasse der Aerogele hat großes Potential hierzu einen entscheidenden Beitrag zu leisten. Am Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University wird an der Erforschung neuer Herstellungsmethoden von Aerogelen in Faserform gearbeitet, die vielversprechende Ansätze zur industriellen Umsetzbarkeit der Spinnprozesse darstellen.

Bei Aerogelen handelt es sich um ein poröses Material. Das Besondere sind hierbei die im Nanometerbereich dimensionierten Poren, die bis zu 99% des Materials ausmachen. Diese außergewöhnliche Struktur verleiht dem Material seine außergewöhnlichen Eigenschaften. Aerogele besitzen sehr gute thermische Isolationseigenschaften, weshalb man sie auch als Superisolatoren bezeichnet. Durch die hohe Anzahl an sehr kleinen Poren und deren großen Volumenanteil  können sie außerdem große Mengen an Flüssigkeit aufsaugen bei einem gleichzeitig sehr geringen Gewicht. Bisher wurden Aerogele unter anderem als Hitzeschutz in der Raumfahrt verwendet, wo sie allerdings in Form von spröden Blöcken zum Einsatz kamen. Um das Material in einem weiten Feld von Anwendungen nutzen zu können, ist es nötig ein flexibles faserbasiertes Aerogel-Material zu entwickeln. Hieraus lassen sich dünne, leichte Schichten mit hervorragenden Isolationseigenschaften herstellen. Am Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA) wird aktuell an der Verwendung von Zellulose-Aerogelfasern für die Isolierung von Hybrid-Dieselmotoren geforscht. Durch die Isolierung des Motors kann die Öltemperatur über längere Zeitspannen gehalten werden und Kaltstarts können verhindert werden. Dies führt zu einer Senkung des Kraftstoffverbrauchs. Konventionelle Materialien sind hierfür entweder zu schwer, haben einen zu hohen Platzbedarf oder ihre Isolationseigenschaften sind zu schlecht. In der Vergangenheit wurden bereits Aerogel-Fasern im Labormaßstab erfolgreich Hergestellt werden. Der Fokus der momentanen Forschung liegt auf der Entwicklung industriell herstellbarer Aerogel-Fasern und der Skalierung des Herstellungsprozesses.