中國粉體網訊 氣凝膠,,英文名稱為“aerogel”,,意為“飛行的凝膠”(組合詞areo-gel),。凝膠怎么會飛?想象一下,,如果把水母的水分“拿掉”卻不改變其體積大小,,將會如何?氣凝膠即是如此,它自身的80%~99.8%以氣態(tài)形式存在——這也正是它的神奇之處,,氣凝膠是人類能夠人工制造出來的最輕的非晶固態(tài)材料,,被稱為“凝固的煙”“物質的第五種形態(tài)”。
氣凝膠極高的孔隙率,、導熱系數低的特點讓其具有良好的材料性能:超輕,、絕熱、耐溫,。它對于傳統材料的替代場景很多,,凡是涉及到溫度隔絕的應用方面,都會希望用到這種材料,。
愛彼愛和新材料有限公司(以下簡稱愛彼愛和)就是這樣一家氣凝膠生產及節(jié)能解決方案提供商,。愛彼愛和副總經理董海兵在接受《中國科學報》記者獨家專訪時表示,氣凝膠材料的應用遠不止于to B場景,,其在航天,、軍工、戶外用品,、日消等領域都有望大展身手,。
迎來產業(yè)化的曙光
董海兵向記者介紹說,從分類上講,,氣凝膠有碳氣凝膠,、硫氣凝膠,金屬氣凝膠和氧化物氣凝膠等,。但目前從制備成本等綜合因素而言,,應用最為廣泛的當屬氧化硅氣凝膠。他舉例說,,當前在北京許多雙層電動巴士上,,氣凝膠材料已經用于電池倉的隔熱防火方面。此外,,氣凝膠多孔,、緩釋的特性,未來還有望用于食品級包裝,、藥物開發(fā)等領域,。
氣凝膠材料以前只能在實驗室中見到,而今,,這種材料正迎來產業(yè)化的曙光,。
一般而言,一類新材料如果沒有成本優(yōu)勢,,很難對傳統材料形成規(guī)�,;娲�,。董海兵也坦承,制備成本曾一度困擾氣凝膠材料的工業(yè)化應用,。
2008年,,一個偶然的機會,愛彼愛和董事長田雷接觸到了氣凝膠這類材料,。十多年來,,愛彼愛和跟國內外許多科研機構、研究團隊保持著密切交流與合作,�,!暗珜嶒炇依锏目蒲信c工業(yè)應用是兩碼事,產品需要在應用場景磨合,�,!倍1仡櫿f,氣凝膠產品的工業(yè)化生產過程還是很艱辛的,,“10年間,研發(fā)隊伍遇到了無數困難”,。
盡管田雷當初并非專業(yè)技術人士,,但他就是認準了這個材料的神奇特性。他想盡辦法組建團隊解決規(guī)�,;a這個大課題,,如今終于看到了希望。
董海兵介紹說,,如今,,愛彼愛和在河北省黃驊市,已經開工設計能力為3萬立方米的生產線建設,,并已投產1萬立方米,。
“這是個什么概念?全國前三,。3萬立方米全部投產的話,,愛彼愛和將成為全國數一數二的供應商�,!倍1f,。
“這將是個千億元級的市場”
值得一提的是,此前,,國內由于制備技術等原因,,國外氣凝膠產品一度占領中國氣凝膠市場。董海兵告訴記者,,目前這種局面也正在扭轉,。
“以前確實是國外產品占據中國大部分市場,,比如美國的Aspen(阿斯彭)公司,氣凝膠產品很早就進入中國市場,。不過近年來中國氣凝膠產業(yè)發(fā)展非�,?欤苽涑杀鞠陆凳沟脙r格方面也逐漸找回優(yōu)勢,�,!倍1f,中國雖然在氣凝膠的規(guī)�,;a的研究比歐美晚十幾年,,但在研究應用上與國際同行處于同一水平,“歐美等發(fā)達國家在應用方面同樣存在成本偏高的問題”,。
不過,,董海兵也表示,國內氣凝膠行業(yè)還遠沒有達到繁榮的程度,,能夠真正規(guī)�,;慨a氣凝膠材料企業(yè)“只有數得過來的幾家”,還沒有真正形成行業(yè)生態(tài),。
“可喜的是這個市場發(fā)展會很快,,預計3年內就會有很可觀的增長�,!倍1f,,國內每年對氣凝膠材料的需求增長保持在20%以上,甚至能超過30%——這比一般工業(yè)材料的需求增長高很多,,特別是在工業(yè)發(fā)展狀況近年來處于頹勢的背景下,,這一數字格外亮眼。
這背后的動因是,,大家對材料的節(jié)能環(huán)保等要求越來越高,。
“現在主要的替代場景還集中在交通行業(yè),比如客車,、高鐵,、船舶相關材料的替代方面。建筑材料替代還處于高端建筑應用階段,,還未大范圍推廣應用,。電動汽車滿大街跑起來的話,應用需求更大,�,!倍遥1f,,現在的市場行情是供需兩旺,,“這是非常鼓舞人的,。把潛在市場需求算上,這在未來將是一個千億元級的市場,�,!�
應從國家層面大力發(fā)展
相比大名鼎鼎的石墨烯材料而言,氣凝膠材料名氣并不大,,其在整個國民經濟應用中也未處于突出位置,。對此,董海兵認為,,考慮到氣凝膠材料優(yōu)異的環(huán)保節(jié)能,,國家應從宏觀政策的角度大力發(fā)展。
相比氣凝膠材料,,傳統材料不僅性能差,,其在制備過程多伴有污染環(huán)境的因素。董海兵舉例說,,“同樣是A4紙大小面積的保溫材料,,從厚度上來講,巖棉要比氣凝膠多出3~5倍,�,!�
他介紹說,巖棉是一種常見保溫材料,,它的制備要開山采石、高溫爐熔,,是一種高耗能,、不環(huán)保材料�,!笆褂脷饽z可以大幅減少這種高耗能,、高污染材料的應用,如果能夠大規(guī)模替代,,對自然資源和環(huán)境保護的作用是不言而喻的,。”
“使用氣凝膠不僅僅是材料上的替代,,更是能源結構,、生產方式上的替代�,!倍1f,,上海靜安、北京西紅門等地區(qū)的起火,、爆炸事件,,之所以最終釀成大禍,,都與使用了易燃保溫材料不無干系。從人民生命財產安全的角度來考慮,,更應該推廣耐高溫,、不燃的氣凝膠材料的應用。
材料的廣泛應用必然涉及標準的制定,。一個好消息是,,我國第一個氣凝膠材料方面的國家標準——《納米孔氣凝膠復合絕熱制品》,已經制備完成,,并將于2018年9月1日起正式實施,。
應南京玻璃纖維研究設計院的邀請,愛彼愛和自2015年初起便參與到了氣凝膠制品國標編制工作之中,,并向國家標準制訂工作組提供了多款樣品,。
“氣凝膠復合絕熱制品國標正式公布,明年便開始實施,,這是氣凝膠行業(yè)的一件大喜事,。”田雷表示,,“標準化工作,,在促進企業(yè)發(fā)展、推動產業(yè)轉型升級方面發(fā)揮了積極的影響,�,!�