Kan nanokuler i veggen bli fremtidens isolasjon?

Kan nano isolasjonsmaterialer (NIM), eller hule nanokuler bli isolasjonsmaterialet i fremtidens bygninger? Det ser forskere ved forskningssenteret for nullutslippsbygg (ZEB) ved NTNU og SINTEF nærmere på. De tar det første steget i forsøket med å lage NIM basert på teoretiske modeller og laboratorieundersøkelser. Det bygges stadig mer energieffektive bygninger, noe som blant annet har ført til stadig større veggtykkelse.

For å oppnå passivhusstandard, nullenergi og nulltslippsbygninger kan tykkelsene på veggene bli opp mot 40-50 centimeter tykke ved bruk av tradisjonell varmeisolasjon. Dette skaper utfordringer med tanke på areal-og volumutnyttelse, transport, byggeteknikk og bygningsfysiske problemstillinger, skriver forskerne Bjørn Petter Jelle, Tao Gao, Linn Ingunn Sandberg, Bente Gilbu Tilset, Mathieu Grandcolas og Arild Gustavsen i en artikkel om emnet.

Under forsøkene med å utvikle et varmeisolasjonsmateriale som overgår både de tradisjonelle varmeisolasjonsmaterialene med tanke på robusthet og totalytelse, ble idéen med nanoisolasjonsmaterialer (NIM) unnfanget. Forskerne startet da opp med teoretiske modeller og beregninger som resulterte i konseptmaterialet NIM, og de første forsøkene ble gjort på å lage NIM basert på hule silika (SIO2) nanosfærer. Varmeledningsevnen for disse hule silika nanosfærene i bulk pulverfase forsøkes fås så lav som mulig ved å optimalisere med hensyn til bla annet indre sfærediameter og skalltykkelse.

En av fordelene med NIM er at tykkelsen på veggene kan reduseres kraftig. Med bruk av NIM kan tykkelsen på veggene komme ned i 10 til 15 centimeter uten at isolasjonen blir dårligere i dag, mener forskerne. De hule kulene som består av silisiumdioksid, er fra 20 til 200 nanometer i diameter. Aller helst ville forskerne lage et materiale med nanoporer direkte, men foreløpig har ikke forskningen kommet så langt. Tynne vegger vil være gunstig for økonomi og miljø, og vil gi lavere transportkostnader og mindre utslipp ved transport siden de tar mindre plass. Forskerne prøver også å sette de hule kulene sammen i et bulkmateriale, og er også opptatt av at de nye materialene ikke skal utgjøre noen helsefare.

Foto: Dette elektronmikroskop-bildet viser hvordan nanokulene kan komme til å se ut (NTNU og SINTEF ved forskningssenteret ZEB).