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Mal als kurze Info aus Wikipedia
Aerogele weisen eine stark dendritische Struktur auf, also eine Verästelung von Partikelketten mit großen Zwischenräumen in Form von offenen Poren. Diese Ketten sind durch viele Kontaktstellen gekennzeichnet, so dass sich letztendlich das Bild eines stabilen, schwammartigen Netzes ergibt. Dessen Aggregate verfügen über eine fraktale Dimension, sind also in einem gewissen Ausmaß selbstähnlich.
Aerogele halten 15 Einträge im Guinness-Buch der Rekorde für Materialeigenschaften, inklusive „bester Isolator“ und „leichtester Feststoff“ bzw. Feststoff mit der geringsten Dichte.
Da besonders Silikat-Aerogele in ihrer Viefalt vergleichsweise gut untersucht sind, kann man für ihr Spektrum recht genaue Angaben machen. Diese Eigenschaften gleichen dabei qualitativ wie zum Großteil auch quantitativ recht gut jenen der anderen Aerogele, mit jedoch teilweise spezifischen Eigenheiten. Die genauen Stoffeigenschaften hängen von der gewünschten Verwendung ab und können daher – je nach Ausgangsmaterial und Herstellungsprozess – durchaus stark voneinander abweichen.
Die hohe optische Transparenz, zusammen mit einem Brechungsindex von etwa 1,007 bis 1,24 und einem typischen Wert von 1,02, macht Aerogele auch in optischer Hinsicht interessant. Ein Silikat-Aerogel erscheint vor dunklem Hintergrund milchig-blau, weil das Siliziumdioxid die kürzeren Wellenlängen (das heißt, die blauen Anteile des weißen Lichts) mehr streut als die längerwellige Strahlung. Dieser Effekt lässt sich in Form der Rayleigh-Streuung auch beim Tageslicht in der Erdatmosphäre beobachten. Trotz seiner durchsichtigen Erscheinung fühlt sich das Aerogel wie harter Plastik-Schaum an. Aufgrund dieser Eigenschaft erscheinen sie matt bis durchsichtig (siehe Abbildungen rechts) und tragen daher auch die Beinamen „gefrorener Rauch“ oder „blauer Rauch“. Die Bezeichnung Silika-Aerogel bezieht sich dabei jedoch auf die Struktur und weniger auf die chemische Zusammensetzung des Materials. Letztere entspricht etwa SiO(OH)y(OR)z, mit y und z als vom Herstellungsprozess abhängigen Parametern.
Die einzelnen Partikel der Silikat-Aerogele sind rund ein bis zehn Nanometer groß und der Abstand zwischen den Ketten beträgt etwa 10 bis 100 nm. Die zylinderförmigen Mesoporen sind recht gut zugänglich und besitzen definitionsgemäß einen Durchmesser von 2 nm bis 50 nm, wobei die Porosität im Bereich von 80 bis 99,8 % liegt. Die Rohdichte bewegt sich folglich im Bereich von 0,003 bis 0,5 g/cm³ mit einem typischen Wert von 0,1 g/cm³, wohingegen die Reindichte bei 1,7 bis 2,1 g/cm³ liegt. Dementsprechend weisen Silikat-Aerogele eine mit 100 bis 1600 m²/g und einem typischen Wert von 600 m²/g sehr hohe spezifische Oberfläche auf.
Die Wärmeleitfähigkeit in Luft bei 300 Kelvin ist mit 0,017 bis 0,021 W/(m·K) und einem typischen Wert von 0,02 W/(m·K) außerordentlich gering, was den Aerogelen eine hohe Temperaturstabilität auch unter extremen Bedingungen verleiht und sie zu den bisher besten Wärmeisolatoren macht (siehe Abb. 3). Auch zeigt sich eine sehr hohe Zustandsdichte, was mit einer stark erhöhten spezifischen Wärmekapazität bei tiefen Temperaturen verbunden ist.
Silikat-Aerogele können nicht von flüssigen Metallen benetzt oder chemisch angegriffen werden, sie sind also ihnen gegenüber chemisch inert. Ihr Schmelzpunkt liegt bei etwa 1200 °C. Zudem sind sie unbrennbar und ungiftig.
Eine weitere Eigenschaft ist die mit 20 bis 800 m/s und einem typischen Wert von 100 m/s geringe Schallgeschwindigkeit und damit verknüpft auch geringe akustische Feldimpedanz innerhalb von Aerogelen.
Das Elastizitätsmodul bewegt sich in einem Bereich von 0,002 bis 100 MPa, mit einem typischen Wert von 1 MPa. Aerogele können damit im Normalfall mehr als das 2000-fache ihres Eigengewichtes an Auflast tragen, ohne zu kollabieren (Abb. 2).
Ein Phänomen, das bei Aerogelen beobachtet werden konnte, ist, dass diese im für den Menschen hörbaren Bereich klingen können, also Resonanzkörper darstellen. Die Frequenz ist dabei abhängig von der Art der Anregung. Dieser Effekt geht auf akustische Scherwellen zurück, die beim Anschlagen des Gels angeregt werden.
Aerogele weisen eine stark dendritische Struktur auf, also eine Verästelung von Partikelketten mit großen Zwischenräumen in Form von offenen Poren. Diese Ketten sind durch viele Kontaktstellen gekennzeichnet, so dass sich letztendlich das Bild eines stabilen, schwammartigen Netzes ergibt. Dessen Aggregate verfügen über eine fraktale Dimension, sind also in einem gewissen Ausmaß selbstähnlich.
Aerogele halten 15 Einträge im Guinness-Buch der Rekorde für Materialeigenschaften, inklusive „bester Isolator“ und „leichtester Feststoff“ bzw. Feststoff mit der geringsten Dichte.
Da besonders Silikat-Aerogele in ihrer Viefalt vergleichsweise gut untersucht sind, kann man für ihr Spektrum recht genaue Angaben machen. Diese Eigenschaften gleichen dabei qualitativ wie zum Großteil auch quantitativ recht gut jenen der anderen Aerogele, mit jedoch teilweise spezifischen Eigenheiten. Die genauen Stoffeigenschaften hängen von der gewünschten Verwendung ab und können daher – je nach Ausgangsmaterial und Herstellungsprozess – durchaus stark voneinander abweichen.
Die hohe optische Transparenz, zusammen mit einem Brechungsindex von etwa 1,007 bis 1,24 und einem typischen Wert von 1,02, macht Aerogele auch in optischer Hinsicht interessant. Ein Silikat-Aerogel erscheint vor dunklem Hintergrund milchig-blau, weil das Siliziumdioxid die kürzeren Wellenlängen (das heißt, die blauen Anteile des weißen Lichts) mehr streut als die längerwellige Strahlung. Dieser Effekt lässt sich in Form der Rayleigh-Streuung auch beim Tageslicht in der Erdatmosphäre beobachten. Trotz seiner durchsichtigen Erscheinung fühlt sich das Aerogel wie harter Plastik-Schaum an. Aufgrund dieser Eigenschaft erscheinen sie matt bis durchsichtig (siehe Abbildungen rechts) und tragen daher auch die Beinamen „gefrorener Rauch“ oder „blauer Rauch“. Die Bezeichnung Silika-Aerogel bezieht sich dabei jedoch auf die Struktur und weniger auf die chemische Zusammensetzung des Materials. Letztere entspricht etwa SiO(OH)y(OR)z, mit y und z als vom Herstellungsprozess abhängigen Parametern.
Die einzelnen Partikel der Silikat-Aerogele sind rund ein bis zehn Nanometer groß und der Abstand zwischen den Ketten beträgt etwa 10 bis 100 nm. Die zylinderförmigen Mesoporen sind recht gut zugänglich und besitzen definitionsgemäß einen Durchmesser von 2 nm bis 50 nm, wobei die Porosität im Bereich von 80 bis 99,8 % liegt. Die Rohdichte bewegt sich folglich im Bereich von 0,003 bis 0,5 g/cm³ mit einem typischen Wert von 0,1 g/cm³, wohingegen die Reindichte bei 1,7 bis 2,1 g/cm³ liegt. Dementsprechend weisen Silikat-Aerogele eine mit 100 bis 1600 m²/g und einem typischen Wert von 600 m²/g sehr hohe spezifische Oberfläche auf.
Die Wärmeleitfähigkeit in Luft bei 300 Kelvin ist mit 0,017 bis 0,021 W/(m·K) und einem typischen Wert von 0,02 W/(m·K) außerordentlich gering, was den Aerogelen eine hohe Temperaturstabilität auch unter extremen Bedingungen verleiht und sie zu den bisher besten Wärmeisolatoren macht (siehe Abb. 3). Auch zeigt sich eine sehr hohe Zustandsdichte, was mit einer stark erhöhten spezifischen Wärmekapazität bei tiefen Temperaturen verbunden ist.
Silikat-Aerogele können nicht von flüssigen Metallen benetzt oder chemisch angegriffen werden, sie sind also ihnen gegenüber chemisch inert. Ihr Schmelzpunkt liegt bei etwa 1200 °C. Zudem sind sie unbrennbar und ungiftig.
Eine weitere Eigenschaft ist die mit 20 bis 800 m/s und einem typischen Wert von 100 m/s geringe Schallgeschwindigkeit und damit verknüpft auch geringe akustische Feldimpedanz innerhalb von Aerogelen.
Das Elastizitätsmodul bewegt sich in einem Bereich von 0,002 bis 100 MPa, mit einem typischen Wert von 1 MPa. Aerogele können damit im Normalfall mehr als das 2000-fache ihres Eigengewichtes an Auflast tragen, ohne zu kollabieren (Abb. 2).
Ein Phänomen, das bei Aerogelen beobachtet werden konnte, ist, dass diese im für den Menschen hörbaren Bereich klingen können, also Resonanzkörper darstellen. Die Frequenz ist dabei abhängig von der Art der Anregung. Dieser Effekt geht auf akustische Scherwellen zurück, die beim Anschlagen des Gels angeregt werden.
