Veľmi jemná štruktúra Aerogelu minimalizuje prenos tepla. Z tohto dôvodu sa dá označiť ako materiál, ktorý ponúka vynikajúce termoizolačné vlastnosti. Vnútorná štruktúra Aerogelu sa skladá z kremičitých dutých guličiek s veľkosťou rádovo niekoľkých nanometrov. Aerogél je moderným izolačným materiálom skladajúcim sa z ovzdušia v 90 %. Považovaný je za najlepší izolátor s najnižším súčiniteľom tepelnej vodivosti na svete.
História a vývoj aerogélu
Výskum Aerogelu je datovaný od 30. rokov 20. storočia. V roku 1931 Kistler oddelil kvapalinu od pevnej látky pomocou alkoholovej superkritickej sušiacej techniky a zabránil zmršťovaniu a kolapsu štruktúry plynu, čo viedlo k aerogélu na svete. Postupné zdokonaľovanie jeho výroby a stále zlepšovanie jeho fyzikálnych vlastností neušlo ani pozornosti vedcov z kozmického výskumu. Tepelnoizolačné vlastnosti Aerogelu dokázali vedci využiť pri konštrukciách kozmických zariadení. Napríklad elektroniku vozidla na Marse spoľahlivo Aerogel izoloval aj pri extrémne nízkych teplotách, ktoré by bez izolácie zničili celú elektroniku kozmického vozidla.
Klimatická kríza a znečistenie oceánov: globálne výzvy a riešenia | Dokumentárny film (2024)
Prečo aerogél prekonáva bežné izolácie?
Hlavnou úlohou tepelných izolácií je zabrániť prechodu tepla stenami, podlahami, stropmi či strechami. Aerogel ale opäť víťazí aj v tomto porovnaní. 165mm hrubý múr z tehál s výplňou dutín Aerogelom nahradí 263mm hrubú stenu vyplnenú perlinkou, alebo 1240mm hrubý múr len z dutých blokov.
Porovnanie efektivity izolačných materiálov
| Materiál | Súčiniteľ tepelnej vodivosti (λ) |
|---|---|
| Vákuové panely (VIP) | 0,004 W/(m·K) |
| Aerogel (vzdušná izolácia) | 0,016 W/(m·K) |
| Polyuretánová pena (PUR/PIR) | 0,023 W/(m·K) |
| Šedý polystyrén (EPS) | 0,032 W/(m·K) |
Aplikácia v stavebníctve
A kde inde využiť tepelnoizolačné vlastnosti Aerogelu, než pre izoláciu stavieb a v stavebníctve a priemysle všeobecne. Tenká tepelná izolácia s aerogelom v základe sa použije všade tam, kde využitie bežnej izolácie kvôli hrúbke materiálu nie je prakticky možné alebo nevhodné. Aerogélové rohože sú najlepšou tradične aplikovateľnou tepelnou izoláciou, dostupnou na svetovom trhu. Vyrábajú sa nanotechnologickým procesom, sú flexibilné kompozitné materiály, ktoré pozostávajú z aerogélu zapusteného do sklenenej vlákennej siete.
Čoraz rozšírenejším spôsobom aplikácie aerogélov sú izolačné panely alebo prikrývky. Aerogélové panely sú efektívnym riešením na tepelnú izoláciu rovných povrchov a elimináciu tepelných mostov. Ďalším spôsobom zvýšenia tepelnoizolačných vlastností budov je využitie omietok s prísadami aerogélov. Tieto omietky možno aplikovať strojovo alebo ručne. Svojimi vlastnosťami zvyšujú tepelnú odolnosť stavby, sú fungicídne a paropriepustné.
Kľúčové vlastnosti a princípy fungovania
- Ultraľahký: Aerogél je tuhá látka s najnižšou hustotou na svete.
- Vysoká pórovitosť: Pórovitosť je 80 % - 99,9 %, čo umožňuje zachytávanie molekúl vzduchu v nanometrických bunkách.
- Inhibícia konvekcie: Priemerná veľkosť pórov 20-40 nm znemožňuje voľný pohyb molekúl plynu, čím je konvekcia takmer nemožná.
- Paropriepustnosť: Neoceniteľnou vlastnosťou aerogélov je paropriepustnosť, ktorá umožňuje stavebným konštrukciám budov zbavovať sa prebytočnej vlhkosti.