Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Luftnummer

30.01.2012
Luftig aber stabil: Neuartige Cellulose-Silicagel-Komposit-Aerogele

Zart und durchscheinend wie ein Lufthauch, dabei aber doch mechanisch fest, flexibel und mit erstaunlichen Wärmeisolierungseigenschaften ausgestattet – dies sind die Charakteristika eines so genannten Aerogels aus Cellulose und Silicagel. Wissenschaftler um Jie Cai stellen das neuartige Material, das fast nur aus Luft besteht, nun in der Zeitschrift Angewandte Chemie vor.


Das neuartige Verbund-Aerogel zeigt eine interessante Kombination vorteilhafter Eigenschaften: mechanische Festigkeit, Flexibilität, sehr niedrige thermische Leitfähigkeit, Semitransparenz und Biokompatibilität

(c) Wiley-VCH

Gele kennt man etwa als Götterspeise oder Haargel. Ein Gel ist ein weitmaschiges molekulares Netzwerk, in dessen Maschen eine Flüssigkeit eingelagert ist. Anders als bei einem Schwamm lässt sich die Flüssigkeit nicht herausdrücken. Ein Aerogel ist ein Gel, in das keine Flüssigkeit, sondern Luft eingeschlossen ist. Aerogele können beispielsweise aus Siliciumdioxid aufgebaut sein und bis zu 99,98 % aus luftgefüllten Poren bestehen.

Ein solches Material ist fast so leicht wie Luft und wirkt durchscheinend wie fest gewordener Rauch. Zudem ist es nicht brennbar und ein extrem guter Wärmeisolator – und das auch bei hohen Temperaturen. Prominente Anwendung für Aerogele war die Isolierung von Spaceshuttles. Wegen ihrer extrem hohen inneren Oberfläche sind Aerogele auch als Träger für Katalysatoren oder Pharmaka interessant. Silikatische Aerogele sind dabei ungiftig und umweltfreundlich.

Allerdings gibt es ein Problem, das die breite Anwendung dieser luftigen Werkstoffe bisher limitiert: silikatbasierte Aerogele sind sehr fragil oder zumindest extrem spröde, sodass sie eine Verstärkung benötigen. Neben einer Kunststoffverstärkung kommen dafür biokompatible Materialien wie Cellulose in Frage.

Das Team von der Wuhan University und der University of Tokyo hat nun spezielle Kompositaerogele aus Cellulose und Siliciumdioxid entwickelt. Zunächst stellen die Forscher dazu aus einer alkalischen Harnstofflösung ein Cellulosegel her. Die Cellulose wird dabei aufgelöst und geliert dann zu einem Gel aus Nanofibrillen. Das Cellulosegel dient anschließend als Gerüst für das Silicagel, das in einem gängigen Sol-Gel-Prozess hergestellt wird. Eine gelöste silikatorganische Vorstufe wird dabei vernetzt, geliert und wächst auf die Cellulosenanofasern auf. Das erhaltene flüssigkeitsgefüllte Verbundgel wird anschließend mit überkritischem Kohlendioxid zu einem Aerogel getrocknet.

Das neuartige Verbund-Aerogel zeigt eine interessante Kombination vorteilhafter Eigenschaften: mechanische Festigkeit, Flexibilität, sehr niedrige thermische Leitfähigkeit, Semitransparenz und Biokompatibilität. Durch Brennen kann, wenn gewünscht, zudem der Cellulose-Teil entfernt werden, übrig bleibt ein Siliciumdioxid-Aerogel. "Unsere neue Methode kann Ausgangspunkt für die Synthese vieler neuer poröser Materialien mit überlegenen Eigenschaften sein", zeigen sich die Forscher optimistisch: "Sie ist einfach und die Eigenschaften der entstehenden Aerogele können breit variiert werden".

Angewandte Chemie: Presseinfo 02/2012

Autor: Jie Cai, Wuhan University (China), http://www.polyphys.whu.edu.cn/zhanglab-E/sub-staff.htm

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201105730

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Buche in die Gene schauen - Vollständiges Genom der Rotbuche entschlüsselt
11.12.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Mit den Augen der Biene: Zoologe der Uni Graz entwickelt Verfahren zur Verbesserung dunkler Bilder
11.12.2017 | Karl-Franzens-Universität Graz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Goldmedaille für die praktischen Ergebnisse der Forschungsarbeit bei Nutricard

11.12.2017 | Unternehmensmeldung

Nachwuchs knackt Nüsse - Azubis der Friedhelm Loh Group für Projekte prämiert

11.12.2017 | Unternehmensmeldung

Mit 3D-Zellkulturen gegen Krebsresistenzen

11.12.2017 | Medizin Gesundheit