Hightech Textilfasern sind ein wesentlicher Schlüssel für die Wärmewende.
Gerne möchten wir an dieser Stelle die Aerogelfaser vorstellen, die einen besonders hohen Isolationswert im Vergleich zu anderen Textilfasern aufweist.
Entsprechend des Nullten Hauptsatzes der Thermodynamik strömt warm immer zu kalt:
- 37 Grad Körpertemperatur strömt zu 21 Grad Raumtemperatur
- 21 Grad Raumtemperatur zu 0 Grad Außentemperatur
Um Heizenergie zu sparen, ist es in erster Linie hilfreich, den Wärmefluss des Körpers in den Raum zu reduzieren, um so die Körperwärme zu speichern, z.B. mittels Hightech-Textilien mit hohen Isolationswerten nach ISO 9920, oder mittels Kleidung, die durch eine spezielle Struktur die Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers reflektiert. 1 Grad geringere Raumtemperatur spart in Wohn- und Bürogebäuden ca. 6 % Heizenergie.
Je höher der Isolationswert der Bekleidung, umso niedriger die erforderliche Raumtemperatur – bei gleicher Behaglichkeit nach ISO 7730.
Isolationswert von Bekleidung:
Der Isolationswert der Bekleidung wird gemäß ISO 9920 in „clo“ angegeben:
1 clo = 0,155 m2 x K / W
Die Aerogelfaser:
Nachfolgende Informationen stammen von Spiegel Online und den Internetseiten der Hersteller der Hightech Textilfaser.
Im Weiteren planen wir Infos zu konkreten Produkten.
(28.12.2023) Spiegel Online: Hält warm wie Eisbärenfell – Forschende entwickeln extrem isolierende Stofffaser
Eisbären scheint Kälte nichts auszumachen. Fachleute haben sich davon inspirieren lassen und eine Faser hergestellt, die bei zweistelligen Minusgraden so viel Wärme am Körper hält wie eine fünfmal so dicke Daunenjacke.
Forschende aus China haben eine Faser entwickelt, die aufgebaut ist wie das Haar der arktischen Tiere: Sie besteht aus einem porösen Kern und einer Umhüllung. Das poröse Innere schließt viel Luft ein, was den Wärmeverlust minimiert. Die Umhüllung verleiht der Struktur Stabilität.
Aus den Fasern ließ die Gruppe um Mingrui Wu von der Zhejiang University in Hangzhou ein Sweatshirt stricken. Die Textilie hielt bei minus 20 Grad Celsius genauso viel Wärme am Körper wie eine fünfmal so dicke Daunenjacke, berichteten die Fachleute vergangene Woche in der Fachzeitschrift »Science« .
Für den luftigen Kern der Faser verwendeten Wu und Kollegen ein sogenanntes Aerogel. Aerogele wurden bereits vor mehr als 90 Jahren entwickelt. Sie bilden einen hochporösen Feststoff, der sich gut als Isoliermaterial eignet, haben allerdings auch ein paar Nachteile: »Leider ist ihre Anwendung in Textilien eingeschränkt, weil sie zerbrechlich sind und sich schwer verarbeiten lassen«, schreibt das Fachteam. Es umhüllte die Aerogelfaser daher mit einem thermoplastischen Polyurethan, einem sehr dehnbaren Kunststoff.
Auf das Zahnfache der Länge gedehnt
Um eine Mikrostruktur zu erhalten, die in Längsrichtung verläuft, wendeten die Fachleute um Wu die Technik des Gefrierspinnens an: Ein flüssiger Aerogelstrang wird langsam durch einen kalten Kupferring geführt, was ein gerichtetes Eiskristallwachstum zur Folge hat. Dadurch entstehen lamellenartige feste Strukturen mit großen Luftzwischenräumen. Nach einer Gefriertrocknung ist die Struktur stabil. Anschließend durchlief die Aerogelfaser der Fachleute eine Polyurethanlösung.
Das Team unterzog die Faser anschließend mehreren Härtetests. Es dehnte die Faser etwa auf das Zehnfache ihrer Länge – mit Erfolg. Die Struktur hielt stand, die Wärmeisolierung blieb erhalten. »Diese stabile Wärmedämmleistung führen wir auf die robuste Kapselschicht zurück, die die Unversehrtheit der Faser gewährleistet«, schreibt das Team.
Die Dämmwirkung
Bei minus 20 Grad Celsius Außentemperatur prüften die Fachleute die Wärmeisolierung. Ein Freiwilliger trug die jeweils untersuchten Textilien, die Forschenden maßen folgende Temperaturen auf der Außenseite der Kleidungsstücke:
- Baumwoll-Sweatshirt: 10,8 Grad Celsius
- Woll-Sweatshirt: 7,2 Grad Celsius
- Daunenjacke: 3,8 Grad Celsius
- Sweatshirt aus den neuen Fasern: 3,5 Grad Celsius
Je niedriger die Gradzahl, desto besser isolierte das Kleidungsstück.
Die gute Dämmwirkung der neuen Faser blieb auch beim Waschen erhalten. Zudem ließ sich das Material färben.
Anmerkung: Das Temperaturdelta zwischen einem Baumwoll-Sweatshirt und einem Sweat-Shirt aus der Aerogelfaser beträgt 7,3°C. Das zeigt das riesige Potential zur Reduzierung der Raumtemperatur bei gleicher Behaglichkeit.
Geschichte der Marke:
Innovation beginnt mit dem Verständnis dafür, was die Menschen wirklich brauchen.
Im Jahr 2019 gründete sie Annie’s Smartex in Shanghai mit einem klaren Ziel: die Materialwissenschaft mit realen menschlichen Bedürfnissen zu verbinden und Textilunternehmen dabei zu helfen, funktionale Technologien in Produkte umzusetzen, die tatsächlich funktionieren.
Annie’s Smartex Co., Ltd. ist ein Technologieunternehmen, das sich professionell mit der Forschung und Entwicklung von fortschrittlichen Pulvermaterialien, funktionalen Textilfasern, Funktionsgarnen und Hochleistungsgeweben beschäftigt. Geleitet von den Werten „Wissenschaft und Technologie, Nachhaltigkeit, CO₂-Reduzierung und Wohlbefinden“ entwickeln wir multifunktionale Textillösungen, die höchste Leistung mit Umweltverträglichkeit verbinden.
Was ist Aerogelfaser?
Silica-Aerogel-Textiltechnologie verstehen
Aerogelfasern stellen einen Durchbruch in der Wärmedämmtechnologie für Textilien dar. Sie vereinen die weltweit niedrigste Wärmeleitfähigkeit (0.017–0.020 W/m·K) mit einer ultraleichten Struktur von nur 0.003 g/cm³.
Dieses innovative Material, entwickelt aus nanoporösem Siliciumdioxid-Aerogel, das in flexible Polyesterfasern eingebettet ist, enthält über 90 % ruhende Luft und bietet so außergewöhnliche Wärme ohne zusätzliches Volumen.
ShowarmX®-Aerogelfasern übertreffen herkömmliche Dämmstoffe wie Daunen und synthetische Hohlfasern und bieten eine überlegene Wärmeleistung bei gleichzeitiger Atmungsaktivität und Feuchtigkeitsregulierung.
Von professioneller Bergsteigerausrüstung und Wintersportbekleidung bis hin zu Thermounterwäsche und Campingausrüstung revolutionieren Aerogelfasern den Ansatz von Textilherstellern im Bereich Kälteschutz. Dieser umfassende Leitfaden beleuchtet die Wissenschaft, die Eigenschaften, die Anwendungen und die Vorteile der Aerogelfasertechnologie im modernen Textildesign.
Ultraleichtes Design (0.003 g/cm³ Dichte)
Mit nur 0.003 g/cm³ ist Aerogelfaser eines der leichtesten Dämmmaterialien für textile Anwendungen. Diese extrem niedrige Dichte bedeutet:
– 60 % leichter als herkömmliche Hohlfaser
– Reduziert das Gewicht der Kleidung, ohne die Wärmeleistung zu beeinträchtigen.
– Ideal für Funktionssportbekleidung und Outdoor-Ausrüstung
Außergewöhnliche Wärmedämmleistung
Die Wärmeleitfähigkeit der Aerogelfaser von 0.017–0.020 W/m·K beträgt:
– Überlegenes Wärme-Gewichts-Verhältnis
– Hält die Körpertemperatur auch bei extremer Kälte aufrecht
Feuchtigkeitsaufnahme und Atmungsaktivität
Die nanoporöse Struktur bietet:
– Hohe Wasserdampfdurchlässigkeit
– Schnelle Verdunstungsrate
– Schutz vor Überhitzung bei körperlicher Aktivität
– Aufrechterhaltung des Tragekomforts unter verschiedenen Bedingungen
Anwendungen von Aerogelfasern in Textilien und Bekleidung
– Winter-Sportbekleidung und Outdoor-Ausrüstung
– Thermounterwäsche und Funktionsunterwäsche
– Schlafsäcke und Campingausrüstung
– Professionelle Bergsteiger- und Expeditionsbekleidung
Anmerkung: Umrechnung Wärmeleitfähigkeit in Isolationswert:
Berechnung Wärmedurchlasswiderstand (R) [m² x K / W]
R = Dicke [m] / Wärmeleitfähigkeit [W/m·K], Beispiel 3 mm Dicke:
R = 0,003 m / 0,017 W/m·K = 0,176 m²·K/W
Berechnung Isolationswert [clo]
clo = R / 0,155 = 0,176 m²·K/W / 0,155 = 1,14
Einordnung des Werts:
Das Hochleistungs-Isolationsmaterial ist bei gleicher Dicke mehr als doppelt so effizient wie hochwertige Merinowolle.
Während das 3 mm dicke Material einen Wert von 1,14 clo erreicht, kommt eine 3 mm starke Schicht aus reiner Merinowolle unter Laborbedingungen auf nur etwa 0,55 clo.
Neben der sehr hohen Dämmwirkung können Hightech-Textilfasern die Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers reflektieren:
Was ist Ferninfrarotgewebe?
Vollständiger Leitfaden zur FIR-Technologie, ihren Vorteilen und Anwendungen
Haben Sie sich jemals gefragt, warum manche Sportbekleidung damit wirbt, die Regeneration zu fördern, oder warum bestimmte Wellness-Kleidungsstücke die Durchblutung verbessern sollen? Das Geheimnis liegt oft in der Ferninfrarot-Gewebetechnologie – einer Textilinnovation, die die natürliche Körperwärme in etwas Wirkungsvolleres umwandelt.
Ferninfrarot-Stoffe (FIR) sind nicht nur ein weiteres Marketing-Schlagwort. Diese Textilien enthalten Keramikpartikel oder Mineralverbindungen, die Ihre Körperwärme absorbieren und als Infrarotstrahlen im Wellenlängenbereich von 4–14 μm wieder abgeben. Dieser spezielle Bereich ist wichtig, da er der Wellenlänge entspricht, die Ihre Zellen natürlich absorbieren, wodurch ein Resonanzeffekt entsteht, der 4–5 mm unter Ihre Haut eindringt. Doch genau das macht diese Technologie so interessant: Derselbe Stoff, der einem Gewichtheber zu schnellerer Regeneration verhilft, kann auch dazu beitragen, dass sich die arthritischen Knie Ihres Großvaters weniger steif anfühlen. Der Unterschied liegt nicht in der Technologie selbst, sondern in ihrer Anwendung.
Verständnis der Ferninfrarot-Gewebetechnologie
Lassen Sie uns analysieren, was tatsächlich passiert, wenn Sie FIR-Stoff tragen. Ihr Körper strahlt ständig Wärme ab – das ist grundlegende Thermodynamik. Herkömmliche Stoffe speichern diese Wärme entweder (wie Fleece) oder lassen sie entweichen (wie Baumwolle). Ferninfrarot-Textilien hingegen tun etwas anderes: Sie fangen Ihre Wärmeenergie ein, wandeln sie durch eingebettete Keramik- oder Mineralpartikel um und leiten sie als Infrarotstrahlung an Ihren Körper zurück.
Warum ist das wichtig? Weil Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 4–14 μm mit den Wassermolekülen in Ihren Zellen interagiert und diese in Schwingung versetzt. Diese Molekularbewegung erzeugt Wärme im Gewebeinneren, nicht nur an der Oberfläche. Das Ergebnis? Eine verbesserte Mikrozirkulation, eine erhöhte Sauerstoffversorgung und beschleunigte Stoffwechselprozesse – ganz ohne externe Energiequellen oder Chemikalien.
Die Technologie beinhaltet typischerweise die Integration von Materialien wie Zirkoniumdioxid, Titandioxid oder Spezialkeramiken in synthetische Fasern während des Herstellungsprozesses. Die InfraCycle®-Technologie beispielsweise bettet diese Partikel auf molekularer Ebene ein und gewährleistet so, dass die Infrarot-emittierenden Eigenschaften auch nach Hunderten von Waschgängen erhalten bleiben. Es handelt sich also nicht um eine Beschichtung, die sich nach drei Monaten abnutzt – die Funktionalität ist direkt in die Faserstruktur integriert.
Auswahl des richtigen Ferninfrarotgewebes
Nicht alle FIR-Gewebe bieten die gleiche Leistung. Die Wirksamkeit hängt von der Partikelkonzentration, dem Fasertyp, der Gewebekonstruktion und dem Verwendungszweck ab. So passen Sie die Technologie an die Anwendung an:
Die Wissenschaft hinter den Vorteilen
Lassen Sie uns die Skepsis ansprechen: Funktioniert Ferninfrarotgewebe tatsächlich oder handelt es sich um einen Placeboeffekt, der in Fachsprache verpackt wird?
Mehrere von Fachleuten begutachtete Studien belegen die Vorteile von FIR-Textilien. Eine im „ Journal of Physiological Anthropology“ veröffentlichte Studie zeigte, dass FIR-Gewebe die Hautmikrozirkulation im Vergleich zu Kontrollgeweben um 18–25 % erhöhte. Eine weitere Studie in „Photomedicine and Laser Surgery“ wies beschleunigte Muskelregenerationsmarker bei Sportlern nach, die nach dem Training FIR-Kleidung trugen.
Der Mechanismus ist nicht mysteriös – es ist einfache Physik. Infrarotstrahlung bestimmter Wellenlängen verursacht Molekülschwingungen in Wasser und organischen Verbindungen. Da unser Körper zu etwa 60 % aus Wasser besteht, ist diese Energieaufnahme hocheffizient. Der daraus resultierende thermische Effekt erweitert die Blutgefäße, steigert die Stoffwechselaktivität und verbessert die Zellfunktion.
FIR-Gewebe heilt keine Krankheiten, ersetzt keine medizinische Behandlung und vollbringt keine Wunder. Es ist eine unterstützende Technologie, die die natürlichen Körperfunktionen fördert. Man kann es sich so vorstellen, als würde es die körpereigenen Prozesse optimieren, anstatt etwas Fremdes einzuführen.
ShowarmX® Ferninfrarot-Extra-Warm-Test
Das Start-up SA-Dynamics der RWTH Aachen University entwickelt innovative, nachhaltige Isolationstextilien aus 100 % Aerogelfasern, die umweltfreundlich und kreislauffähig sind. Aerogele sind Hightech-Materialien, die ihren Ursprung in der Luft- und Raumfahrtindustrie haben.
Es handelt sich um hochporöse Festkörper, bei denen bis zu 99,98 % des Volumens aus Poren besteht, die in der Regel Luft einschließen. Damit sind sie u.a. extrem leicht und haben exzellente Wärmedämmeigenschaften. Sie bieten eine Alternative zu konventionellen, oft nicht nachhaltigen Isolationsmaterialien und können diese bspw. in Kleidung oder im Wohnungsbau ersetzen und dabei die Performance der Anwendungen erheblich verbessern.
Durch den Einsatz nachhaltiger Cellulose Aerogelfasern wird Kreislauffähigkeit gewährleistet, sodass bspw. Mikroplastik emittierende Materialien insbesondere in der Textil- aber auch der Bauindustrie substituiert werden können.
Die vier Gründer arbeiten aktuell am Institut für Textiltechnik (ITA) sowie dem Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik (IOB). Während die Entwicklungsarbeiten maßgeblich durch die Forschung und das Team am ITA geprägt wurden, bringt das IOB seine Expertise im Bereich der techno-ökonomischen und ökologischen Bewertung für nachhaltige Prozesse ein. Unterstützt wird das Team dabei durch das Gründerzentrum der RWTH, sodass sich eine fakultätsübergreifende Zusammenarbeit ergibt.
Ziel ist es nun ein ganzheitlich nachhaltiges Produkt zu entwickeln, welches einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele leistet.
Mit der Möglichkeit der Ausgründung über die Förderung im Rahmen des EXIST Forschungstransfers, soll das volle technologische Potential der Innovation entfaltet und die Technologie von der Forschung in die Anwendung gebracht werden. Hier bietet die RWTH Aachen, der Standort NRW und die damit verbundene Infrastruktur optimale Voraussetzung für das Gelingen. Mit Innovationskraft und Gründergeist möchte SA-Dynamics zukünftig eine Vorreiterrolle übernehmen und seinen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten.
12.02.2026: Nachfolgend ein Video mit der Bewerbung zum preisgekrönten zweiten Platz des RWTH Innovation Award und den weiteren Nominierten. Das Video wurde erstellt im Auftrag der RWTH Aachen University.
Weitere Auszeichnungen finden sich auf der Internetseite von SA-Dynamics:
SA-Dynamics – Sustainable Solid Air Insulation Solutions