Projektcluster EnerTHERM

Entwicklung von Leichtbaumaterialien für den Hochtemperatureinsatz

Motivation

Zur Verbesserung der Energieeffizienz von Wärmeprozessen bietet die Optimierung bzw. Neuentwicklung hochtemperaturbeständiger Materialien verschiedene vielversprechende Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Wärmekapazität keramischer Trägermaterialien durch Einbringen von Poren direkt beeinflusst werden. Auch dünnere oder robustere Bauteile sind durch den Einsatz keramischer Fasern darstellbar.
Im Bereich der Isolationsanwendungen sind vor allem speziell auf das Temperaturprofil des jeweiligen Ofens abgestimmte poröse Isolations-materialien interessant. Diese könnten Wärmestrahlung durch einen mehrlagigen Aufbau oder eine gradiert poröse Struktur in einem breiten Strahlungsspektrum effizient absorbieren.

Zielsetzung

  1. Entwicklung neuer Isolations- und Hochtemperatur-Trägermaterialien für Prozesstemperaturen >1000°C
  2. Minimierung des Wärmeverlusts von Öfen durch optimierte Isolationsmaterialien
  3. Minimierung des Energieaufwands, der für das Aufheizen des Ofens und der verbauten Stützelemente und Brennhilfsmittel verwendet wird
  4. Thermische und mechanische Eigenschaften der erarbeiteten Materialien sind mindestens vergleichbar mit kommerziellen Produkten

Lösungsweg

Hochtemperatur-Isolationsmaterialien:

  1. Schäumen von stabilisierten Schlickern
  2. Direktschäumen von stabilisierten Schlickern
  3. Beschichtung von Polymerschäumen mit Schlickern und anschließende Pyrolyse des Polymergerüsts
  4. Erzeugung gradiert poröser Keramiken

Hochtemperatur-Trägerstrukturen:

  1. Erzeugung von Sandwichstrukturen mit porösem Kern
  2. Senkung der Wärmekapazität durch Erzeugung von Poren
  3. Untersuchung verschiedener Verstärkungsmethoden zum Erhalt bzw. zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit gegenüber kommerziellen Benchmarks