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保温行业最具发展潜力新材料--气凝胶

行业视角

保温行业最具发展潜力新材料--气凝胶

2017-01-11 13:16:15

气凝胶”这个词汇近年来出现的频率不断增加,人们对气凝胶的认知也在不断加深。从对其一无所知到逐步认识到它的优越性,特别是在“十三五”规划中强调新材料战略的作用后,气凝胶更是成为先进新型材料中的关注焦点。
      目前我国对气凝胶的研究工作主要集中在同济大学波尔固体物理研究所、国防科技大学、清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等。同时,我国高校在气凝胶科研领域的专业程度以及国内企业在降低气凝胶制造成本的技术探索上的能力不断加强,并开始向世界先进水平进军,跨入世界先进行列。

同济大学助力气凝胶领域研发

      1931年,美国斯坦福大学Kistler通过水解水玻璃制备得到气凝胶,但由于生产成本太高并没有得到人们的广泛关注。20世纪80年代,欧洲的一些物理学家开始对这一新材料进行研究,1985年德国维尔茨堡大学物理所组织召开了第一届“气凝胶国际研讨会”。20世纪90年代初,美国重新开始对气凝胶进行研究。

       同济大学也是在20世纪90年代就开始了对气凝胶的研究工作,可以说是我国最早的一批研究气凝胶的科研院所。气凝胶是由90%以上的空气和不足10%的固体构成,气凝胶是世界上密度最气凝胶.jpg小的固体之一,密度仅为3千克每立方米。气凝胶特殊的纳米孔洞和网络结构呈现出很多非常优异的物理和化学特性和功能。倪星元介绍说:“我们同济大学固体物理研究所最早是对气凝胶的物理性质的应用切入开始进行研究的。目前对气凝胶使用功能的研究多是在物理功能上的延伸。当前同济大学对气凝胶功能的研究集中在热学方面、光学方面、电学方面、声学方面以及力学(如防爆,抗冲击)等方面,也进行了一些有关化学吸附的研究。“从材料方面来讲,我们研究的比较广,我们研究的有无机气凝胶、有机气凝胶以及复合气凝胶,除了最常见的是硅气凝胶,还有碳系,硫系,金属氧化物系,金属系等等,同济大学在这些方面大部分都有所涉猎。”

      在最早的应用中气凝胶被广泛应用在航天航空以及军事领域,因为气凝胶的一些特性,使其成为了航天探测中不可替代的材料,俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都是用它来进行绝缘的。目前除了航天领域外,气凝胶还可广泛应用于军工、石化、电力、冶金、建筑、服装等众多领域,尤其是作为传统保温材料的重要替代产品。

      保温隔热是当前气凝胶应用开发的热点,当气凝胶正面经受1000多摄氏度的火焰喷射时,背面依然可以用手摸。这是由于气凝胶的热导率和折射率非常低的特性所决定的,其绝缘能力比最好的玻璃纤维还要好数十倍。

气凝胶推广应改变认识降低成本

      当前我国有不少企业从事气凝胶的研发推广工作,但是气凝胶在建筑建材领域的应用还没有得到广泛推广。主要原因是,与现有的保温材料相比,气凝胶毡的价格相对较高。所以在建筑领域如果没有特殊要求,建筑的设计者与开发商一般不会去考虑运用气凝胶毡作为保温材料。

     与其他保温材料相比,气凝胶具备其他材料无法比拟的综合优势。”气凝胶毡与其他传统保温材料相比,热导率比较低,保温隔热性能要比其他材料好,并且在相同的环境条件下,保温隔热性能越好,越明显降低保温或隔热的能耗;从建筑结构上来看,气凝胶毡会更为轻薄,能够在建筑的使用面积上扩展出很大的空间,同时由于产品比较轻,在施工的过程中能够减少对建筑物承重能力的顾虑。与此同时,气凝胶复合制品还在隔音、防火、防潮等各方面都有自己的优异性能。综合来讲,气凝胶复合制品的性价比要远高于其他保温材料。倪星元指出,当前在建筑的设计和建筑开发方面,人们对气凝胶复合制品的认识还不够,下一步在建筑建材领域要加强对其的宣传推广工作。

      当然,从气凝胶的生产企业来讲要考虑进一步降低其生产成本,从降低气凝胶生产的原料成本及调整复合气凝胶的生产工艺上挖潜。另外如果气凝胶产品生产形成相当规模的话,其生产成本也将进一步降低。在人们的认识加强,产品成本降低后,气凝胶将会比较大规模的被应用在建筑领域。


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