我國有人早在1991年就開始了對氣凝膠的研究，這個人就是同濟大學(xué)教授——沈軍

個人簡介

沈軍教授在做演講

沈軍，男，同濟大學(xué)教授。1967年出生，1995年于同濟大學(xué)物理系獲博士學(xué)位，2000年晉升教授。2002年獲博士生導(dǎo)師。

現(xiàn)任同濟大學(xué)波耳固體物理研究所副所長、同濟大學(xué)納米材料與技術(shù)研究中心主任、近代物理實驗室主任。國際著名學(xué)術(shù)期刊Journal of Non-Crystalline Solids和國內(nèi)核心期刊《強激光與粒子束》，《化工冶金》審稿人。

主要研究方向為溶膠-凝膠法制備納米非晶多孔固態(tài)材料和薄膜材料，主要進行納米材料中有關(guān)光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)問題的探索。涉及一步法制備SiO2氣凝膠、二步法制備超低密度SiO2氣凝膠、納米復(fù)合光學(xué)薄膜的制備、SiO2-GeO2二元氣凝膠的合成、有機氣凝膠制備與碳氣凝膠電輸送、摻雜氣凝膠的發(fā)光特性與熱輸運特性研究等。

氣凝膠是什么？

如果做到極致，氣凝膠這種固體甚至能飄在空氣中；正面經(jīng)受1000多攝氏度的火焰噴射，背面依然可以用手摸……這就是神奇的氣凝膠。氣凝膠也稱空氣膠、固態(tài)煙霧或是藍煙，是一種納米級別的多孔超級隔熱材料。

通俗來講，氣凝膠是一種物質(zhì)形態(tài)。2014年世界材料大會提出，這種形態(tài)由90%以上的空氣和不足10%的固體構(gòu)成。它可以承受相當(dāng)于自身質(zhì)量幾千倍的壓力，在溫度達到1200攝氏度時才會熔化。此外它的導(dǎo)熱性和折射率也很低，絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強39倍。

由于具備這些特性，氣凝膠便成為航天探測中不可替代的材料，俄羅斯“和平”號空間站和美國“火星探路者”探測器都用它來進行絕緣。

除航天外，氣凝膠還可廣泛應(yīng)用于軍工、石化、電力、冶金、建筑、服裝等眾多領(lǐng)域，是傳統(tǒng)保溫材料的革命性替代產(chǎn)品。

沈軍與氣凝膠

由德國資助成立的同濟大學(xué)波耳固體物理研究所副所長沈軍是國內(nèi)最早研究氣凝膠的學(xué)者之一。

“做豆腐的程序大家都熟悉，我們首先要用原料做成豆?jié){，然后凝固變成豆腐，如果將豆腐里面的水分擠出去就是豆干，變成豆干后體積大幅減小，氣凝膠的制備類似于要將豆腐里的水分擠出去，但體積又不能縮小，要補充氣體進去，所以比較難�！鄙蜍娫谝淮闻c科技日報記者的采訪中說。

沈軍介紹說，1931年，美國斯坦福大學(xué)Kistler通過水解水玻璃首次制備得到氣凝膠。但由于工藝復(fù)雜及成本太高，氣凝膠在問世后并沒有引起足夠重視。

上世紀80年代，歐洲的一些物理學(xué)家開始注意到這種新材料并開始研究。1985年，德國維爾茨堡大學(xué)物理所組織召開首屆“氣凝膠國際研討會”。到上世紀90年代初，美國人又重新進入氣凝膠的研究。

1993年，氣凝膠被應(yīng)用到宇航服、太空飛船、航天飛機等。

由德國資助成立的同濟大學(xué)波爾固體物理研究所早在1991年就將氣凝膠確定為研究方向之一。由于與德國關(guān)系緊密，該實驗室得以迅速獲得氣凝膠制備技術(shù)�！拔覀冊诙虝r間內(nèi)迅速達到了國際先進水平�！鄙蜍娬f。

近幾年，由于能源需求緊張、全球生態(tài)環(huán)境惡化等原因，學(xué)界和業(yè)界又開始攻關(guān)氣凝膠的產(chǎn)業(yè)化。

“直到2013年左右，這個產(chǎn)業(yè)才算發(fā)展起來，目前比較領(lǐng)先的是美國和中國�！鄙蜍娬f。美國氣凝膠主要應(yīng)用于航天、石油化工等領(lǐng)域，同時逐步進入消費品市場。我國的氣凝膠現(xiàn)在主要用于高鐵、油田等行業(yè)。

一些氣凝膠的技術(shù)成果

早在2016年，中國航天科工三院306所就與華星美科新材料科技（江蘇）有限公司就有過合作，組建成立了氣凝膠技術(shù)國際研發(fā)中心，力圖打造國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先水平的氣凝膠技術(shù)研發(fā)基地，開展氣凝膠民用衍生品的應(yīng)用開發(fā)，以市場化方式和國際化視野搭建“政—產(chǎn)—研—用”的專業(yè)交流平臺，加快了氣凝膠產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進程。

而就在2019年的12月25日，同濟大學(xué)通過采用預(yù)冷凍技術(shù)結(jié)合碳化工藝，制備了集大孔、介孔和微孔結(jié)構(gòu)于一體的超黑碳氣凝膠，提高了光熱轉(zhuǎn)化效率。該材料通過水蒸發(fā)的方式，可以進行海水淡化、硬水軟化和污水處理，且處理后的水質(zhì)能夠達到世衛(wèi)組織和衛(wèi)生部關(guān)于飲用水的標準。

該論文的第一作者是博士生汪宏強，通訊作者為杜艾副教授，課題組周斌、張志華、沈軍、張晨、姬秀潔等師生也參與了該工作。

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參考來源

同濟大學(xué)官網(wǎng)、寧波材料技術(shù)與工程研究所、中國能源網(wǎng)、科學(xué)網(wǎng)、中國粉體網(wǎng)、百度百科