氣凝膠保溫、節(jié)能、吸附
質(zhì)地輕薄、干脆、微透，顏色呈淡粉、淡藍(lán)、乳白……南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗室研發(fā)的隔熱用、吸附用、載藥用、光催化用和抗菌用等一系列氣凝膠材料，以其具有的神奇功能促進(jìn)了建筑、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的革新。
建筑保溫防火災(zāi)
氣凝膠是一種三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米材料，具有低密度、高比表面積和低熱導(dǎo)率等優(yōu)異性能，可用于建筑保溫和工業(yè)生產(chǎn)保溫，甚至可以代替非承重墻體結(jié)構(gòu)。
該校材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生劉思佳是氣凝膠材料研究的“老桿子”，本科二年級時他開始在崔升教授課題組做氣凝膠保溫相關(guān)的研究。據(jù)他介紹，我國氣凝膠的研究始于上世紀(jì)90年代，經(jīng)過近30年的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛投入市場應(yīng)用。
劉思佳使用發(fā)泡水泥、泡沫玻璃及發(fā)泡陶瓷等作為基體，結(jié)合真空浸漬和快速乙醇超臨界干燥工藝，制備出一系列發(fā)泡基體復(fù)合SiO2氣凝膠隔熱材料。這一發(fā)明克服了氣凝膠材料無法承重的缺陷，使氣凝膠具備抗壓折能力，甚至可作為承重材料用在某些特定結(jié)構(gòu)中，替代非承重墻體?！傲硗?，氣凝膠屬A級保溫材料，遇到火星不會燃燒，將它作為保溫材料也能避免火災(zāi)的發(fā)生?！贝奚a(bǔ)充道。
除了作為墻體保溫材料，氣凝膠還可制作成玻璃窗，增強(qiáng)玻璃的保溫效果。應(yīng)用到玻璃上的氣凝膠有顆粒狀和塊狀2種。其中塊狀氣凝膠玻璃窗透光率可達(dá)0.75，隔音效果非常好。
工業(yè)節(jié)能增效益
晶硅生長爐是光伏行業(yè)重要生產(chǎn)設(shè)備，其內(nèi)部較高的生產(chǎn)溫度急需采用高效節(jié)能保溫隔熱材料來降低生產(chǎn)能耗。
南京工業(yè)大學(xué)材研1602班的鎖浩同學(xué)對光伏行業(yè)中晶硅生長爐進(jìn)行節(jié)能改造，提出制備成本低、使用周期長、高溫?zé)釋?dǎo)率低的新型碳纖維增強(qiáng)碳化物氣凝膠材料，可替換晶硅生長爐中高純石墨氈，突破國外技術(shù)和資金雙重壁壘。該項目在剛剛結(jié)束的第十六屆“挑戰(zhàn)杯”競賽江蘇省比賽中榮獲特等獎。
鎖浩介紹說：“我們采用廉價無機(jī)鋁鹽和硼源為原料，碳纖維作為增強(qiáng)材料，突破多項關(guān)鍵技術(shù)，制備出常溫?zé)釋?dǎo)率低于0.05、最大壓縮強(qiáng)度為9.1MPa、熱穩(wěn)定性好的碳纖維增強(qiáng)碳化物氣凝膠。”據(jù)悉，該產(chǎn)品目前已在晶科能源控股有限公司和宿遷新材料研究院進(jìn)行中試研究，完成了碳纖維增強(qiáng)碳化物氣凝膠材料中試生產(chǎn)線購置、中試生產(chǎn)和應(yīng)用研究等工作。
應(yīng)用前景很廣闊
氣凝膠擁有廣闊的應(yīng)用前景，可應(yīng)用于航空航天、石油化工、新能源、汽車列車等領(lǐng)域?！叭绻诠P記本和手機(jī)底面用上這樣的保溫材料，可引導(dǎo)熱量從周邊散出，有助于提高散熱效率、增強(qiáng)使用舒適度。”崔升介紹說，“氣凝膠還可以應(yīng)用到新能源汽車的鋰電池上，在鋰電池之間加上氣凝膠產(chǎn)品，可以防止每塊鋰電池的熱量互相影響，也可進(jìn)一步防止電池因高溫而導(dǎo)致燃燒?！?/p>
近年來，南京工業(yè)大學(xué)的氣凝膠成果已在多家企業(yè)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。其中，基于納米氣凝膠絕熱材料的保溫管道、保溫水箱等項目，已累計實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益近2.5億元。在吸附領(lǐng)域，聚丙烯纖維復(fù)合氣凝膠材料系列產(chǎn)品有效應(yīng)對油污處理，也累計實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益5400余萬元。
