Neue Entwicklungen bei Wärmedämmstoffen: Aerogele, Vakuumdämmplatten, flexible nanoporöse Materialien und Phasenwechselmaterialien

Die jüngsten Entwicklungen bei Wärmedämmstoffen konzentrieren sich auf vier Bereiche: Aerogele werden flexibler, mechanisch belastbarer und für extreme Umgebungen geeigneter. Vakuumdämmplatten (Vacuum Insulation Panels, VIP) erreichen weiterhin eine besonders niedrige Wärmeleitfähigkeit. Leichte, flexible nanoporöse Dämmstoffe wie Y-Warm ermöglichen dünnere Dämmlösungen. Phasenwechselmaterialien erweitern die Wärmedämmung von der passiven Begrenzung des Wärmestroms hin zu einer aktiven thermischen Regulierung.

Diese Entwicklungen zeigen einen übergeordneten Trend: Bei der nächsten Generation von Wärmedämmstoffen geht es nicht mehr ausschließlich um die niedrigstmögliche Wärmeleitfähigkeit. Entscheidend ist zunehmend das ausgewogene Verhältnis von Dämmleistung, Dicke, Gewicht, Flexibilität, Beständigkeit, Temperaturstabilität, Fertigbarkeit und anwendungsspezifischen Anforderungen.

Das Wichtigste in Kürze

• Aerogele werden mechanisch robuster. Neuere Forschungsarbeiten zeigen Aerogele, die auch bei      extremen Temperaturen und wiederholter Verformung elastisch bleiben.

• Flexible Aerogelstrukturen rücken näher an textile Anwendungen      heran. Aerogelpartikel lassen sich inzwischen      in kontinuierliche Garnstrukturen integrieren.

• Vakuumdämmplatten gehören weiterhin zu den thermisch      effizientesten Dämmtechnologien. In      fortschrittlichen Systemen kann ihre Wärmeleitfähigkeit etwa 0,004 W/(m·K)      oder weniger betragen.

• Ultradünne, flexible Dämmstoffe eröffnen neue Möglichkeiten für Bekleidung, Schuhe, Outdoor-Ausrüstung und andere      Produkte, in denen voluminöse Dämmstoffe nur schwer eingesetzt werden      können.

• Moderne Wärmedämmstoffe werden multifunktional. Sie verbinden die Dämmwirkung zunehmend mit Flexibilität,      Feuchtigkeitsmanagement, mechanischer Beständigkeit oder aktiver      Temperaturregulierung.

1. Warum verändern sich Wärmedämmstoffe?

Über Jahrzehnte wurde die Entwicklung von Wärmedämmstoffen vor allem von einem Ziel bestimmt: die Wärmeleitfähigkeit zu reduzieren.

Dieses Ziel bleibt wichtig. Moderne Anwendungen stellen jedoch deutlich komplexere Anforderungen.

Gebäude benötigen dünnere Dämmsysteme, damit mehr nutzbarer Innenraum erhalten bleibt. Elektrofahrzeuge brauchen leichte thermische Barrieren für Batterien und Fahrgasträume. In der Luft- und Raumfahrt müssen Materialien auch bei extremen Temperaturwechseln stabil bleiben. Bei Bekleidung und Schuhen soll die Dämmung nicht nur warmhalten, sondern zugleich dünn, leicht, flexibel, atmungsaktiv und langlebig sein.

Die zentrale Frage der Materialforschung verschiebt sich deshalb von „Wie lässt sich die Wärmeleitfähigkeit senken?“ zu „Wie lässt sich eine geringe Wärmeleitfähigkeit mit den mechanischen und funktionalen Eigenschaften verbinden, die eine konkrete Anwendung erfordert?“

Dieser Perspektivwechsel treibt einige der wichtigsten Fortschritte der modernen Wärmedämmtechnik voran.

2. Vier wichtige Entwicklungen bei Wärmedämmstoffen

2.1 Aerogele werden flexibler und mechanisch belastbarer

Aerogele gelten wegen ihrer sehr hohen Porosität und niedrigen Wärmeleitfähigkeit seit Langem als eine wichtige Gruppe leistungsfähiger fester Wärmedämmstoffe.

Ihre traditionelle Schwäche ist jedoch die mechanische Sprödigkeit. Herkömmliche Silica-Aerogele können bei Biegung, Druck, Vibration oder wiederholter mechanischer Belastung reißen, brechen oder Staub freisetzen. Das begrenzt ihre Verwendung in Anwendungen, die Flexibilität und langfristige mechanische Beständigkeit erfordern.

Aktuelle Forschungsansätze begegnen diesem Problem unter anderem durch:

• Faserverstärkung;

• flexible Polymernetzwerke;

• keramische Nanofaserstrukturen;

• anisotrope Strukturkonzepte;

• Aerogelfasern und Aerogelgarne;

• multiskalige Verbundarchitekturen.

Ein bemerkenswertes Beispiel wurde 2025 in Science veröffentlicht. Forschende entwickelten 194 ultraleichte Aerogelvarianten mit kuppelförmigen Zellen, die ihre Elastizität in einem außergewöhnlich breiten Temperaturbereich von 4,2 K bis 2.273 K beibehielten.

Die Aerogele überstanden bei 99 % Dehnung bis zu 20.000 Kompressionszyklen sowie 100 Thermoschockzyklen bei 2.273 K.[1]

Damit verändert sich auch die Zielsetzung der Aerogelforschung. Im Mittelpunkt steht nicht mehr allein eine extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit, sondern zunehmend die Kombination aus niedriger Wärmeleitfähigkeit, mechanischer Beständigkeit und Stabilität bei extremen Temperaturen.

2.2 Aerogele entwickeln sich zu textil integrierbaren Strukturen

Eine weitere wichtige Entwicklung ist die Umwandlung von Aerogelen aus spröden Formkörpern in Strukturen, die sich in Textilien integrieren lassen.

Eine 2025 in Advanced Materials veröffentlichte Studie beschreibt eine kontinuierliche Roll-to-Roll-Zwirnstrategie, mit der Aerogelpartikel zu makroskopischen Garnen verarbeitet werden können.

Die erzeugten Garne enthielten etwa 78 Vol.-% Aerogelpartikel. Ein Nanofasergerüst sorgte für mechanische Unterstützung und half dabei, die poröse Struktur zu erhalten.[2]

Die Aerogelgarne vereinten Flexibilität, mechanische Festigkeit und Wärmedämmwirkung. Aus den Garnen gewebte Aerogeltextilien blieben bei Temperaturen von −196 °C bis 100 °C sowie unter mechanischer Verformung und beim Waschen stabil.[2]

Diese Entwicklung ist für körpernah getragene Wärmedämmung besonders relevant. Traditionelle Aerogele verfügen zwar über gute thermische Eigenschaften, doch ihre Sprödigkeit und eingeschränkte Verarbeitbarkeit erschweren die direkte Integration in Textilien.

Kontinuierliche Fasern, Garne und verstärkte flexible Aerogelverbunde könnten deshalb neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen, etwa für:

• Wärmeschutzbekleidung;

• Outdoor-Bekleidung;

• Handschuhe;

• Schuhe;

• tragbare Wärmemanagementsysteme.

2.3 Vakuumdämmplatten erreichen weiterhin sehr niedrige Wärmeleitfähigkeiten

Vakuumdämmplatten verfolgen einen grundlegend anderen Ansatz als konventionelle poröse Dämmstoffe.

Bei einem VIP wird ein Großteil des Gases aus einem porösen Kern entfernt. Da die Wärmeleitung durch die Gasphase unter Vakuum stark reduziert ist, können Vakuumdämmplatten eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit erreichen.

Nach Angaben des US-Energieministeriums kann die Wärmeleitfähigkeit von Vakuumdämmplatten etwa folgenden Wert erreichen:

≤ 0,004 W/(m·K)

Zum Vergleich: Bei herkömmlichen faser- und schaumstoffbasierten Gebäudedämmstoffen liegt sie bei etwa 0,024 W/(m·K) oder darüber.[3]

VIP sind daher besonders interessant, wenn die Dicke der Dämmschicht möglichst gering sein soll. Typische Anwendungsrichtungen sind:

• energieeffiziente Gebäude;

• Kühl- und Gefriergeräte;

• Kühlkettenbehälter;

• temperaturgeführte Logistik;

• spezialisierte Industrieanlagen.

Vakuumdämmplatten haben jedoch eine grundlegende Einschränkung: Sie benötigen eine dichte Barrierehülle, um das Vakuum im Inneren zu erhalten.

Wird die Barrierefolie durchstochen, angeschnitten oder anderweitig beschädigt, kann Gas in die Platte eindringen. Dadurch kann die Wärmeleitfähigkeit deutlich steigen. Untersuchungen des US-Energieministeriums nennen nach einer Perforation einen Anstieg auf etwa 0,02 W/(m·K).[3]

Die zentrale technische Herausforderung besteht daher nicht nur darin, die Wärmeleitfähigkeit weiter zu senken. Ebenso wichtig ist es, die sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit über die gesamte Nutzungsdauer des Produkts zu erhalten.

2.4 Ultradünne, flexible Dämmstoffe erschließen körpernahe Anwendungen

Nicht jede Anwendung erfordert die absolut niedrigste Wärmeleitfähigkeit.

In Bekleidung, Schuhen, Handschuhen, Outdoor-Ausrüstung und anderen flexiblen Produkten muss ein Dämmstoff andere Anforderungen erfüllen. Er sollte je nach Anwendung dünn, leicht, flexibel, atmungsaktiv, langlebig und gut verarbeitbar sein.

Diese Anforderungen treiben die Entwicklung flexibler nanoporöser Dämmstoffe voran.

Y-Warm ist ein Beispiel für diese Materialklasse. Es handelt sich um einen nanoflexiblen Wärmedämmstoff, der in erster Linie für Anwendungen bei Umgebungs- und niedrigen Temperaturen konzipiert ist.

Y-Warm nutzt eine hochporöse Struktur, um die Wärmeübertragung zu reduzieren und zugleich die für Bekleidung und Schuhe erforderliche Flexibilität zu erhalten.

Das Material kann mit einer Dicke von etwa 0,7 mm hergestellt werden. Dadurch lässt sich eine Dämmschicht in Produkte integrieren, ohne ausschließlich auf dicke, voluminöse Füllmaterialien angewiesen zu sein.

Der vorgesehene Betriebstemperaturbereich liegt bei etwa −50 °C bis 150 °C.*

Im Unterschied zu herkömmlichen spröden Aerogelmaterialien sind flexible Dämmstoffe dieser Art darauf ausgelegt, zugeschnitten, vernäht, gebogen und in textile Strukturen integriert zu werden.

Damit folgen sie einem anderen technologischen Ansatz als Hochtemperatur-Keramikaerogele oder Vakuumdämmplatten. Flexible nanoporöse Dämmstoffe zielen nicht um jeden Preis auf die niedrigstmögliche Wärmeleitfähigkeit, sondern auf ein ausgewogenes Verhältnis von:

Wärmedämmung + geringe Dicke + Flexibilität + Eignung für körpernahe Produkte + Fertigbarkeit.

* Die genannten Y-Warm-spezifischen Leistungswerte sollten, sofern verfügbar, mit den zugehörigen technischen Datenblättern, Prüfberichten oder unabhängigen Laborberichten verknüpft werden.

3. Welche physikalischen Prinzipien ermöglichen diese Fortschritte?

Um die Wirkung moderner Dämmstoffe zu verstehen, sind die drei grundlegenden Arten der Wärmeübertragung entscheidend: Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung.

Wärmedämmung reduziert die Wärmeübertragung über einen oder mehrere dieser Wege.

3.1 Wärmeleitung

Wärmeleitung bezeichnet den Transport von Wärme durch Materie.

In porösen Dämmstoffen erfolgt die Wärmeleitung im Wesentlichen über zwei Pfade:

• Festkörperleitung: Wärme wird durch      das feste Materialgerüst übertragen.

• Gasphasenleitung: Wärme wird durch      das in den Poren eingeschlossene Gas übertragen.

Um die Festkörperleitung zu verringern, müssen durchgehende feste Wärmeleitpfade begrenzt und Grenzflächen geschaffen werden, an denen wärmetragende Gitterschwingungen gestreut werden können.

Zur Verringerung der Gasphasenleitung muss die Bewegung und Kollision von Gasmolekülen beeinflusst werden. Hier gewinnen Porenstrukturen im Nanometerbereich an Bedeutung.

3.2 Knudsen-Effekt

Die Wärmeleitfähigkeit ruhender Luft beträgt bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck etwa 0,026 W/(m·K). Bereits das Einschließen ruhender Luft kann deshalb eine wirksame Dämmung ermöglichen.

Wenn die Porengröße jedoch in die Größenordnung der mittleren freien Weglänge der Gasmoleküle kommt oder darunter liegt, verändert sich das Verhalten des Gases. Kollisionen der Gasmoleküle mit den Porenwänden werden im Verhältnis zu Kollisionen zwischen den Gasmolekülen wichtiger.

Dieses Phänomen wird mit dem Knudsen-Effekt in Verbindung gebracht. In diesem Größenbereich kann die Wärmeleitung durch die Gasphase unterdrückt werden.

Der Knudsen-Effekt ist einer der wichtigen physikalischen Mechanismen, durch die nanoporöse Materialien eine niedrige effektive Wärmeleitfähigkeit erreichen können. Er spielt insbesondere bei folgenden Technologien eine Rolle:

• Aerogelen;

• nanoporösen Dämmstoffen;

• mikroporösen Dämmstoffen;

• Kernen von Vakuumdämmplatten.

3.3 Konvektion

Bei der Konvektion wird Wärme durch die makroskopische Bewegung eines Fluids übertragen.

In größeren Lufträumen können Temperaturunterschiede eine Luftzirkulation auslösen, die Wärme von wärmeren in kältere Bereiche transportiert.

Sind die Poren ausreichend klein, wird eine großräumige Gaszirkulation zunehmend erschwert. Ist das Gas in sehr kleinen oder voneinander getrennten Poren eingeschlossen, lässt sich die effektive konvektive Wärmeübertragung deutlich reduzieren.

Deshalb ist die Porenstruktur für viele Wärmedämmstoffe von grundlegender Bedeutung.

3.4 Wärmestrahlung

Wärmestrahlung überträgt Energie in Form elektromagnetischer Wellen.

Bei Umgebungstemperatur dominiert in vielen Dämmsystemen häufig die Wärmeleitung durch die feste und gasförmige Phase. Mit steigender Temperatur gewinnt die Wärmeübertragung durch Strahlung jedoch an Bedeutung.

Hochtemperaturdämmstoffe können deshalb beispielsweise folgende Komponenten oder Strukturen enthalten:

• infrarotreflektierende Komponenten;

• strahlungsstreuende Partikel;

• Trübungsmittel;

• mehrschichtige Strukturen.

Die Kontrolle der Wärmestrahlung ist insbesondere bei Industrieöfen, Luft- und Raumfahrtsystemen, Hochtemperaturleitungen und Anwendungen mit extremem Wärmeschutz wichtig.

4. Was zeigen aktuelle Forschungsergebnisse?

Neuere Forschungsergebnisse zeigen, dass sich die Wärmedämmtechnik in mehrere Richtungen entwickelt. Sie läuft nicht auf einen einzigen „besten“ Werkstoff hinaus.

4.1 Aerogele für extreme Temperaturen

Eine 2025 in Science veröffentlichte Studie berichtete über Aerogele mit kuppelförmigen Zellen, die ihre Superelastizität im Temperaturbereich von 4,2 K bis 2.273 K beibehielten.

Die Materialien überstanden bei 99 % Dehnung 20.000 Kompressionszyklen und bei 2.273 K 100 Thermoschockzyklen.[1]

Ein in derselben Studie untersuchtes Hochentropie-Carbid-Aerogel erreichte eine Wärmeleitfähigkeit von etwa:

• 53,4 mW/(m·K) bei 1.273 K;

• 171,1 mW/(m·K) bei 2.273 K.[1]

Diese Ergebnisse zeigen, dass fortschrittliche Aerogele zunehmend für Umgebungen entwickelt werden, in denen konventionelle Dämmstoffe ihre strukturelle Stabilität nicht aufrechterhalten können.

4.2 Flexible Aerogelgarne

Eine 2025 in Advanced Materials veröffentlichte Studie demonstrierte ein Roll-to-Roll-Verfahren, mit dem sich etwa 78 Vol.-% Aerogelpartikel in kontinuierliche Garnstrukturen integrieren lassen.[2]

Die erzeugten Garne kombinierten einen hohen Aerogelanteil mit Flexibilität und mechanischer Stabilität.

Die textilen Strukturen blieben bei extremer Kälte von −196 °C, bei Temperaturen bis 100 °C, unter mechanischer Verformung und beim Waschen stabil.[2]

Diese Forschung verdeutlicht die zunehmende Verbindung von Wärmedämmstoffen und Textiltechnik.

4.3 Anisotrope Keramikfaser-Aerogele

Eine weitere Studie aus dem Jahr 2025, veröffentlicht in Advanced Science, entwickelte hochorientierte SiC@SiO₂-Keramikfaser-Aerogele.

Die transversale Wärmeleitfähigkeit des Materials betrug nur 0,018 W/(m·K), während die axiale Wärmeleitfähigkeit etwa 0,0914 W/(m·K) erreichte. Daraus ergab sich ein Anisotropiefaktor von etwa 5,08.[4]

Das Material bewahrte seine strukturelle Integrität zudem in oxidierender Umgebung bei Temperaturen bis etwa 1.300 °C.[4]

Diese Ergebnisse zeigen eine weitere Entwicklungsstrategie: Fortschrittliche Strukturen können nicht nur beeinflussen, wie viel Wärme durch einen Werkstoff fließt, sondern auch, in welche Richtung die Wärme bevorzugt übertragen wird.

4.4 Vakuumdämmplatten

Vakuumdämmplatten erreichen weiterhin einige der niedrigsten Wärmeleitfähigkeiten, die bei praktisch einsetzbaren Dämmsystemen verfügbar sind.

Das US-Energieministerium nennt für die VIP-Technologie Werte von ≤ 0,004 W/(m·K).[3]

Diese Leistung hängt jedoch wesentlich davon ab, dass die Vakuumhülle intakt bleibt. Bei einer Beschädigung der Barriere kann die Wärmeleitfähigkeit auf etwa 0,02 W/(m·K) steigen.[3]

Die Beständigkeit der Barriere, die Versiegelung der Kanten und der langfristige Erhalt des Vakuums bleiben daher zentrale Entwicklungsfelder.

5. Vergleich wichtiger Wärmedämmtechnologien

Die Tabelle zeigt, warum die Wärmeleitfähigkeit allein nicht bestimmt, welcher Dämmstoff „am besten“ ist.

Eine Vakuumdämmplatte kann eine deutlich niedrigere Wärmeleitfähigkeit als eine flexible Textildämmung erreichen. Sie lässt sich jedoch normalerweise nicht wie ein Textil biegen, zuschneiden, vernähen oder wiederholt falten.

Ein keramisches Aerogel kann Temperaturen von mehr als 1.000 °C widerstehen. Das bedeutet jedoch nicht automatisch, dass es für Bekleidung geeignet ist.

Ein sinnvoller Vergleich muss deshalb immer innerhalb der vorgesehenen Anwendungsbedingungen erfolgen.

6. Zwei übergeordnete Entwicklungsrichtungen

6.1 Multiskalige Verbundstrukturen

Die Entwicklung von Wärmedämmstoffen entfernt sich zunehmend von Lösungen, die nur auf einem einzigen Material beruhen.

Stattdessen kombinieren Forschende mehrere Strukturebenen und funktionale Komponenten, beispielsweise:

Stützgerüst + nanoporöse Struktur + Verstärkungsschicht + Komponente zur Strahlungskontrolle.

Fasern können die mechanische Verstärkung übernehmen, während nanoporöse Bereiche die Wärmeübertragung durch die Gasphase reduzieren.

Dieser Ansatz ermöglicht die gemeinsame Optimierung von Eigenschaften, die traditionell miteinander konkurrieren. Das Ziel ist nicht mehr nur eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit, sondern eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit ohne Einbußen bei der mechanischen Leistungsfähigkeit.

6.2 Von passiver Dämmung zu aktiver thermischer Regulierung

Konventionelle Wärmedämmung ist passiv. Sie verlangsamt die Wärmeübertragung, speichert oder gibt aber nicht aktiv Wärmeenergie ab.

Phasenwechselmaterialien bieten einen anderen Ansatz. Erreicht ein Phasenwechselmaterial seine Phasenübergangstemperatur, kann es latente Wärme aufnehmen oder abgeben.

In Dämmsysteme integriert, kann ein Phasenwechselmaterial dazu beitragen, kurzfristige Temperaturschwankungen zu reduzieren.

Der Unterschied ist wesentlich:

• Wärmedämmstoffe reduzieren die Geschwindigkeit der      Wärmeübertragung.

• Phasenwechselmaterialien nehmen vorübergehend Wärmeenergie auf      oder geben sie ab.

Die Kombination beider Technologien könnte künftig Materialien ermöglichen, die sowohl passive Wärmedämmung als auch aktive thermische Pufferung bieten.

7. Wo werden moderne Wärmedämmstoffe eingesetzt?

Gebäude

Aerogelverbunde, Polyurethanschäume, Mineralwolle und Vakuumdämmplatten werden weiterentwickelt, um die Energieeffizienz der Gebäudehülle zu verbessern und zugleich die Dämmschicht dünner auszuführen.

Das ist insbesondere für energieeffiziente Gebäude und Niedrigstenergiegebäude relevant.

Elektrofahrzeuge und Energiespeicher

Thermische Barrieren gewinnen in Batteriesystemen an Bedeutung.

Dämmschichten können dazu beitragen, die Wärmeübertragung zwischen einzelnen Zellen zu reduzieren und die Wärmeausbreitung zwischen verschiedenen Bereichen eines Batteriepakets zu verlangsamen.

Luft- und Raumfahrt

Keramische und kohlenstoffbasierte Aerogele für extreme Temperaturen werden für Anwendungen untersucht, bei denen aerodynamische Erwärmung, Thermoschocks und große Temperaturgradienten auftreten.

Bekleidung und Schuhe

Flexible Dämmstoffe erfordern ein anderes Eigenschaftsprofil als industrielle Hochtemperaturdämmstoffe. Neben der Dämmwirkung müssen sie häufig folgende Anforderungen erfüllen:

• geringes Gewicht;

• geringe Dicke;

• Flexibilität;

• Wasserdampfdurchlässigkeit;

• Beständigkeit;

• Verarbeitbarkeit durch Zuschneiden und Nähen.

Ultradünne, flexible Dämmstoffe wie Y-Warm verfolgen in diesem Bereich einen anderen technologischen Ansatz als traditionelle Aerogele und voluminöse Faserdämmstoffe.

Kühlkette und Haushaltsgeräte

Vakuumdämmplatten und andere leistungsfähige poröse Dämmstoffe können den Wärmestrom reduzieren und zugleich dünnere gedämmte Wände ermöglichen.

Dadurch lässt sich das nutzbare Innenvolumen von Kühl- und Gefriergeräten sowie temperaturgeführten Behältern vergrößern.

Industrielle Hochtemperaturdämmung

Aerogelmatten, Keramikfasermaterialien und andere poröse Hochtemperatur-Dämmsysteme werden zunehmend in Öfen, Rohrleitungen, Industrieanlagen und weiteren Umgebungen eingesetzt, in denen thermische Stabilität entscheidend ist.

8. In welche Richtung entwickelt sich die Wärmedämmtechnik insgesamt?

Die Entwicklung der Wärmedämmung lässt sich in drei Stufen zusammenfassen.

Stufe 1: Mehr Dicke

Konventionelle Dämmstoffe nutzen vor allem dicke Schichten aus faserigen oder zellularen Materialien, um ruhende Luft einzuschließen.

Stufe 2: Kontrolle der Porenstruktur

Fortschrittliche poröse Materialien reduzieren die Wärmeübertragung durch die gezielte Gestaltung von Porengröße, Porosität, Festkörper-Wärmeleitpfaden und Gasphasenleitung.

Stufe 3: Gleichzeitige Optimierung mehrerer Eigenschaften

Die neueste Generation von Wärmedämmstoffen soll folgende Eigenschaften miteinander verbinden:

hohe thermische Effizienz + geringe Dicke + geringes Gewicht + Flexibilität + Beständigkeit + Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen + Fertigbarkeit.

Dies ist möglicherweise die wichtigste Veränderung, die derzeit bei Wärmedämmstoffen stattfindet.

Die Branche entfernt sich von der Frage „Welcher Werkstoff hat die niedrigste Wärmeleitfähigkeit?“ und richtet den Blick stärker auf die Frage „Welcher Werkstoff bietet für eine konkrete Anwendung die wirksamste Wärmemanagementlösung?“

9. Häufig gestellte Fragen

1. Welche Trends prägen die Entwicklung moderner Wärmedämmstoffe?

Der wichtigste Trend ist die Entwicklung leistungsfähiger, multifunktionaler Dämmstoffe. Forschende optimieren nicht mehr nur die Wärmeleitfähigkeit. Neue Materialien verbinden eine niedrige Wärmeleitfähigkeit zunehmend mit Flexibilität, geringer Dicke, mechanischer Beständigkeit, Hochtemperaturstabilität oder aktiver thermischer Regulierung.

2. Warum können nanoporöse Materialien so gut wärmedämmen?

Nanoporöse Strukturen können mehrere Mechanismen der Wärmeübertragung gleichzeitig begrenzen. Sehr kleine Poren reduzieren die Konvektion. Nähert sich die Porengröße der mittleren freien Weglänge der Gasmoleküle an, kann der Knudsen-Effekt die Wärmeleitung durch die Gasphase verringern. Eine hohe Porosität kann außerdem durchgehende Wärmeleitpfade in der festen Phase reduzieren.

3. Sind Aerogele für jede Anwendung der beste Wärmedämmstoff?

Nein. Aerogele gehören aufgrund ihrer hohen Porosität und niedrigen Wärmeleitfähigkeit zu den wichtigen modernen Wärmedämmstoffen. Einen einzelnen „besten“ Dämmstoff für alle Anwendungen gibt es jedoch nicht. Wenn eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit erforderlich ist, können Aerogele besonders interessant sein. Bei anderen Anforderungen an Mechanik, Temperatur, Kosten oder Verarbeitung können Vakuumdämmplatten, flexible nanoporöse Materialien, Polymerschäume, keramische Dämmstoffe oder Phasenwechselverbunde besser geeignet sein.

4. Warum werden Vakuumdämmplatten nicht überall eingesetzt?

Vakuumdämmplatten erreichen eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit, sind dafür aber auf eine dauerhaft dichte Vakuumhülle angewiesen. Wird die Barriere beschädigt, kann sich die Dämmwirkung deutlich verschlechtern. VIP eignen sich deshalb gut für Anwendungen, in denen die Platten geschützt werden können. Für Produkte, die häufig zugeschnitten, gebogen, vernäht oder mechanisch verformt werden, sind sie dagegen weniger geeignet.

5. Eignen sich ultradünne Dämmstoffe für Bekleidung?

Ja. Für körpernah getragene Wärmedämmung ist nicht zwingend die absolut niedrigste Wärmeleitfähigkeit erforderlich. Entscheidend ist ein geeignetes Verhältnis von Dämmwirkung, Dicke, Gewicht, Flexibilität, Atmungsaktivität, Beständigkeit und Verarbeitbarkeit. Flexible nanoporöse Materialien werden gezielt für diese Anforderungen entwickelt. Y-Warm kann beispielsweise mit einer Dicke von etwa 0,7 mm hergestellt werden und ist für flexible Anwendungen wie Bekleidung, Schuhe und Outdoor-Ausrüstung konzipiert.*

6. Ist ein Dämmstoff mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit immer besser?

Nicht unbedingt. Eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit bedeutet, dass ein Material unter festgelegten Prüfbedingungen die Wärmeleitung wirksamer reduzieren kann. Bei der Auswahl für eine reale Anwendung müssen jedoch auch die erforderliche Dicke, das Gewicht, die Betriebstemperatur, mechanische Festigkeit, Flexibilität, das Feuchtigkeitsverhalten, Brandverhalten, die Alterungsbeständigkeit, Fertigbarkeit und Kosten berücksichtigt werden.

Der am besten geeignete Dämmstoff ist daher nicht zwangsläufig der Werkstoff mit der niedrigsten Wärmeleitfähigkeit, sondern derjenige, der für die vorgesehene Anwendung die passendste Eigenschaftskombination bietet.

* Die genannten Y-Warm-spezifischen Leistungswerte sollten, sofern verfügbar, mit den zugehörigen technischen Datenblättern, Prüfberichten oder unabhängigen Laborberichten verknüpft werden.

Literatur

1. Pang, K., Xia, Y., Liu, X., et al. “Dome-celled aerogels with      ultrahigh-temperature superelasticity over 2273 K.” Science,      389(6757), 290–294, 2025. DOI: 10.1126/science.adw5777.

2. Zheng, J., Li, Z., Wei, N., et al. “Roll-To-Roll Twisted      Aerogel Yarns with Reinforced Structure and Low Thermal Conductivity.” Advanced      Materials, 2025. DOI: 10.1002/adma.202507289.

3. U.S. Department of Energy / Oak Ridge National Laboratory.      “Self-Healing Films to Improve Durability of VIPs by In-Situ Remediation      of Film Defects.” Laut Projektbeschreibung können Vakuumdämmplatten eine      Wärmeleitfähigkeit von ≤ 0,004 W/(m·K) erreichen; nach einer Perforation      der Barrierefolie kann sie auf etwa 0,02 W/(m·K) steigen.

4. Zhang, Z., Liu, C., Li, N., et al. “Highly Oriented SiC@SiO₂ Ceramic Fiber Aerogels with Good      Anisotropy of the Thermal Conductivity and High-Temperature Resistance.” Advanced Science, 12(17), 2416740, 2025. DOI: 10.1002/advs.202416740.