Gestützte Vakuum-Isolierungen –
eine sinnvolle und wirtschaftliche Alternative zu Multilayer-Systemen?

Die Entwicklung der Vakuum-Wärmedämmungen nimmt Ihren Anfang mit den ersten doppelwandigen, evakuierten Glasgefäßen des englischen Physikers James Dewar um 1874. Etwa zeitgleich berichtet auch Adolf Ferdinand Weinhold über Vakuum-Mantelflaschen für Laborzwecke.
Mit den Arbeiten von Carl von Linde ist auch die Entwicklung der Kälte- und Kryotechnik in dieser Zeit zu sehen. Um den zunehmenden Bedarf an effektiven Wärmedämmungen zu decken, werden die Mechanismen der Wärmeleitung näher untersucht. So haben Kundt und Warburg (1875) sowie Schleiermacher (1888) den Einfluß starker Vakua auf die Wärmeleitfähigkeit von Gasen nachge-wiesen.

Der Ausgangspunkt der hier vorgestellten gestützten Vakuum-Isolierungen ist wohl in den Arbeiten von Smoluchowski um 1910 zu sehen. Er hat die Konvektion in feinporösen Pulvern untersucht und nachgewiesen, daß Gasmoleküle in der Nähe von Gefäßwandungen (hier den Porenwänden) ihre normale Beweglichkeit einbüßen – Unstetigkeit der Temperatur genannt. Die  mittlere freie Weglänge der in einer Pore eingeschlossenen Gasmoleküle wird bereits bei hohen Restgasdrücken sehr groß! (Das entspricht im Übrigen den Erfahrungen aus der Vakuumtechnik, daß in Kapillaren und feinporigen Schüttungen mit großen Knudsenzahlen gerechnet werden muß – die molekulare Strömung setzt u.U. bereits im Grobvakuum-Bereich ein!). Der Vakuum-Effekt (weitestgehende Unterbindung der Konvektion), der bei den bekannten Multilayer-Isolierungen erst bei einem Restgasdruck von p < 10^-4mbar erreicht wird, tritt demnach in entsprechend fein-, mikro- oder gar nanoporösen Pulverschüttungen bereits bei Restgasdrücken von etwa 0,1 < p < 10 mbar ein.
An die Stelle der vielen Folienlagen in MLI  treten bei den hier betrachteten GVI-Systemen sehr feinporöse Füllstoffe. Bei entsprechender Auslegung und Auswahl der Füllstoffe wird außerdem eine deutliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des gesamten Dämmsystems erreicht – die Isolierung ist druckbelastbar, weshalb hier auch von gestützten Vakuum-Isolierungen gesprochen wird.