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        氣凝膠材料醞釀市場爆發(fā)


        來源:中國科學(xué)報(bào)

        [導(dǎo)讀]  氣凝膠極高的孔隙率、導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)讓其具有良好的材料性能:超輕、絕熱、耐溫。它對(duì)于傳統(tǒng)材料的替代場景很多,凡是涉及到溫度隔絕的應(yīng)用方面,都會(huì)希望用到這種材料。

        中國粉體網(wǎng)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(huì)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(huì)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(zhì)的第五種形態(tài)”。


        氣凝膠極高的孔隙率、導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)讓其具有良好的材料性能:超輕、絕熱、耐溫。它對(duì)于傳統(tǒng)材料的替代場景很多,凡是涉及到溫度隔絕的應(yīng)用方面,都會(huì)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(chǎn)及節(jié)能解決方案提供商。愛彼愛和副總經(jīng)理董海兵在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者獨(dú)家專訪時(shí)表示,氣凝膠材料的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于to B場景,其在航天、軍工、戶外用品、日消等領(lǐng)域都有望大展身手。


        迎來產(chǎn)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?xì)饽z、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(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬氧化硅氣凝膠。他舉例說,當(dāng)前在北京許多雙層電動(dòng)巴士上,氣凝膠材料已經(jīng)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(jí)包裝、藥物開發(fā)等領(lǐng)域。


        氣凝膠材料以前只能在實(shí)驗(yàn)室中見到,而今,這種材料正迎來產(chǎn)業(yè)化的曙光。


        一般而言,一類新材料如果沒有成本優(yōu)勢(shì),很難對(duì)傳統(tǒng)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(yīng)用。


        2008年,一個(gè)偶然的機(jī)會(huì),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(nèi)外許多科研機(jī)構(gòu)、研究團(tuán)隊(duì)保持著密切交流與合作!暗珜(shí)驗(yàn)室里的科研與工業(yè)應(yīng)用是兩碼事,產(chǎn)品需要在應(yīng)用場景磨合!倍1仡櫿f,氣凝膠產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)過程還是很艱辛的,“10年間,研發(fā)隊(duì)伍遇到了無數(shù)困難”。


        盡管田雷當(dāng)初并非專業(yè)技術(shù)人士,但他就是認(rèn)準(zhǔn)了這個(gè)材料的神奇特性。他想盡辦法組建團(tuán)隊(duì)解決規(guī)模化生產(chǎn)這個(gè)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(jīng)開工設(shè)計(jì)能力為3萬立方米的生產(chǎn)線建設(shè),并已投產(chǎn)1萬立方米。


        “這是個(gè)什么概念?全國前三。3萬立方米全部投產(chǎn)的話,愛彼愛和將成為全國數(shù)一數(shù)二的供應(yīng)商!倍1f。


        “這將是個(gè)千億元級(jí)的市場”


        值得一提的是,此前,國內(nèi)由于制備技術(shù)等原因,國外氣凝膠產(chǎn)品一度占領(lǐng)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(zhuǎn)。


        “以前確實(shí)是國外產(chǎn)品占據(jù)中國大部分市場,比如美國的Aspen(阿斯彭)公司,氣凝膠產(chǎn)品很早就進(jìn)入中國市場。不過近年來中國氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展非?,制備成本下降使得價(jià)格方面也逐漸找回優(yōu)勢(shì)!倍1f,中國雖然在氣凝膠的規(guī);a(chǎn)的研究比歐美晚十幾年,但在研究應(yīng)用上與國際同行處于同一水平,“歐美等發(fā)達(dá)國家在應(yīng)用方面同樣存在成本偏高的問題”。


        不過,董海兵也表示,國內(nèi)氣凝膠行業(yè)還遠(yuǎn)沒有達(dá)到繁榮的程度,能夠真正規(guī);慨a(chǎn)氣凝膠材料企業(yè)“只有數(shù)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(gè)市場發(fā)展會(huì)很快,預(yù)計(jì)3年內(nèi)就會(huì)有很可觀的增長!倍1f,國內(nèi)每年對(duì)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?fàn)顩r近年來處于頹勢(shì)的背景下,這一數(shù)字格外亮眼。


        這背后的動(dòng)因是,大家對(duì)材料的節(jié)能環(huán)保等要求越來越高。


        “現(xiàn)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(guān)材料的替代方面。建筑材料替代還處于高端建筑應(yīng)用階段,還未大范圍推廣應(yīng)用。電動(dòng)汽車滿大街跑起來的話,應(yīng)用需求更大!倍,董海兵說,現(xiàn)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(gè)千億元級(jí)的市場!


        應(yīng)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(gè)國民經(jīng)濟(jì)應(yīng)用中也未處于突出位置。對(duì)此,董海兵認(rèn)為,考慮到氣凝膠材料優(yōu)異的環(huán)保節(jié)能,國家應(yīng)從宏觀政策的角度大力發(fā)展。


        相比氣凝膠材料,傳統(tǒng)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(yīng)用,如果能夠大規(guī)模替代,對(duì)自然資源和環(huán)境保護(hù)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(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式上的替代!倍1f,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(cái)產(chǎn)安全的角度來考慮,更應(yīng)該推廣耐高溫、不燃的氣凝膠材料的應(yīng)用。


        材料的廣泛應(yīng)用必然涉及標(biāo)準(zhǔn)的制定。一個(gè)好消息是,我國第一個(gè)氣凝膠材料方面的國家標(biāo)準(zhǔn)——《納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制品》,已經(jīng)制備完成,并將于2018年9月1日起正式實(shí)施。


        應(yīng)南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院的邀請(qǐng),愛彼愛和自2015年初起便參與到了氣凝膠制品國標(biāo)編制工作之中,并向國家標(biāo)準(zhǔn)制訂工作組提供了多款樣品。


        “氣凝膠復(fù)合絕熱制品國標(biāo)正式公布,明年便開始實(shí)施,這是氣凝膠行業(yè)的一件大喜事。”田雷表示,“標(biāo)準(zhǔn)化工作,在促進(jìn)企業(yè)發(fā)展、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)方面發(fā)揮了積極的影響!


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