——訪美國德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校教授魯紅兵
氣凝膠對于普通百姓來說還是一個較為陌生的詞匯，但是國際材料以及科學(xué)領(lǐng)域?qū)λ鼌s是情有獨鐘，這種被譽為“革命性的新材料”總是能給人帶來驚喜。氣凝膠是目前已知的世界上最輕、保溫性能最好的固體材料，具有超輕質(zhì)、極低熱導(dǎo)率、高熱穩(wěn)定性、高吸附性、高吸能、隔音等特性，在化工、石化、冶金、管道、熱工設(shè)備、建筑、航天及軍事等領(lǐng)域都具有非常廣泛的應(yīng)用價值與潛力。
氣凝膠被國際稱之為“改變世界的十大神奇材料”之一，擁有十五項世界吉尼斯紀(jì)錄。據(jù)了解，氣凝膠在20世紀(jì)70年代開始應(yīng)用于航天領(lǐng)域，2002 年美國宇航局將航天材料技術(shù)轉(zhuǎn)為工業(yè)應(yīng)用，利用超臨界技術(shù)生產(chǎn)氣凝膠氈制品，被稱為工業(yè)領(lǐng)域革命性的保溫方案。此后科研院所、工業(yè)企業(yè)紛紛開始涉獵氣凝膠的研究與應(yīng)用，國際上迎來了研發(fā)氣凝膠制品的一個浪潮。
那么國際上氣凝膠的研究與應(yīng)用是什么樣的，而我國目前處于一個什么狀態(tài)呢？為此記者采訪到了美國德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校教授魯紅兵，請他站在國際的角度分析一下我國氣凝膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展境況。
魯紅兵，1986年在華中工學(xué)院取得學(xué)士學(xué)位，1988年12月清華大學(xué)工程力學(xué)系畢業(yè)獲得碩士學(xué)位，1997年在加州理工學(xué)院獲得航空學(xué)博士學(xué)位?，F(xiàn)任美國德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校機械工程系教授、副系主任。同時是美國航空航天學(xué)會通訊院士。魯教授及其團隊從事新一代高韌性氣凝膠的制備及其改性研究十余年，成功制備出高分子增韌無機（如二氧化硅）氣凝膠和高分子氣凝膠，并已發(fā)明低成本、高效、快速、大規(guī)模生產(chǎn)高韌性氣凝膠的方法，用于隔音、絕熱等領(lǐng)域。
開拓國際視野 解決自身問題
當(dāng)記者問到國際與國內(nèi)相比，對氣凝膠的研發(fā)應(yīng)用進(jìn)展如何時，魯紅兵說：“在氣凝膠研發(fā)方向上當(dāng)前國際和國內(nèi)是一致的，近年來國內(nèi)的研發(fā)已經(jīng)開始迎頭趕上，并且勢頭強勁，或許在不久的將來要超越國際水平。因為目前許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將環(huán)境治理的很好，在節(jié)能減排方面對它的需求壓力并不是很大，研究氣凝膠更多的是一些企業(yè)為了減少成本，或者可以說是為了錦上添花?！?
以美國為例，實際上它并不是一個節(jié)約的國家，美國人均的能源用量大概是中國的10倍以上。雖然美國有很嚴(yán)格的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，并不是真正的浪費，但由于人均居住面積大，居住較為分散等原因?qū)е缕淠茉聪牧看?。魯紅兵說：“我以自己的房子為例，由于美國節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)很高，按照新房子屋頂保溫層的建筑標(biāo)準(zhǔn)是R60，也就是玻璃纖維的厚度需要30英寸，外墻主要用的是磚，一般為3英寸，寒冷的地方需要6英寸?！比欢?，將此標(biāo)準(zhǔn)放在中國就很難實施了，因為中國人口眾多，對資源的需求量較大，每家都使用如此厚的保溫材料顯然不太契合實際，因此中國應(yīng)該對研發(fā)輕薄節(jié)能材料需求更為緊迫。
據(jù)魯紅兵介紹，在國際上當(dāng)前有許多學(xué)校已經(jīng)對氣凝膠進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，如加拿大洛杉磯分校、密歇根州立大學(xué)，以及歐洲許多國家把它作為一個研究方向。他說：“我當(dāng)前也和密蘇里科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作，原來在海軍研究所做氣凝膠應(yīng)用的研究，由于傳統(tǒng)的氣凝膠非常脆，應(yīng)用中需要韌性好一些的材料，我就想辦法在傳統(tǒng)氣凝膠納米可溶的基礎(chǔ)上鍍上薄薄的高分子材料，這樣看上去和傳統(tǒng)氣凝膠一樣，但是韌性非常好，不再需要其他材料做基體材料。在研究中還發(fā)現(xiàn)它的隔音性能非常好，我想這也是對國內(nèi)噪音污染問題的一個很好的解決方案?！?
目前發(fā)達(dá)國家的氣凝膠應(yīng)用領(lǐng)域也集中在保溫方面，但對其研究的方向有很多，有無機氣凝膠、有機氣凝膠、無機-有機雜化氣凝膠以及碳?xì)饽z等。當(dāng)前已經(jīng)研發(fā)出的有機氣凝膠具有保溫、隔音的功能，并且可以直接使用，工業(yè)化生產(chǎn)過程也不是很復(fù)雜。由于這種新技術(shù)材料才剛剛研發(fā)出來，生產(chǎn)成本也還比較高，目前還沒有得到廣泛應(yīng)用。魯紅兵說：“我很想推廣氣凝膠的應(yīng)用，你們目前搭建的氣凝膠創(chuàng)新應(yīng)用推進(jìn)中心可以將國際上最先進(jìn)的技術(shù)傳遞給國內(nèi)機構(gòu)。最開始要引導(dǎo)氣凝膠應(yīng)用于高端領(lǐng)域，在生產(chǎn)技術(shù)成熟后價格自然會降下來，這樣就能有更多的領(lǐng)域應(yīng)用這種新材料了?！?
集中優(yōu)勢資源 必將迎頭趕上
魯紅兵對于國內(nèi)的氣凝膠的研發(fā)與應(yīng)用非常有信心，他說：“對于氣凝膠領(lǐng)域的研發(fā)，開始的時候國內(nèi)是稍滯后了一些，但當(dāng)前政府非常重視環(huán)保問題，正在提高節(jié)能、防火等方面的標(biāo)準(zhǔn)，推動氣凝膠的研發(fā)與應(yīng)用，不斷增長的內(nèi)生動力使得這兩年氣凝膠的行業(yè)的復(fù)合增長率已將超過了美國，今后一定會處于國際領(lǐng)先水平的?！?
由于氣凝膠產(chǎn)品與傳統(tǒng)隔熱材料相比價格較貴，但從長遠(yuǎn)考慮它的綜合成本反而會低，對環(huán)境的壓力也小，其綜合效益比傳統(tǒng)的隔熱材料要好。因此在推廣氣凝膠應(yīng)用上不能僅僅依靠市場，國家的推動作用非常關(guān)鍵。魯紅兵說：“由于國外研發(fā)的競爭比較激烈，很難把大量的優(yōu)勢資源給某一教授或行業(yè)。但國內(nèi)目前對節(jié)能環(huán)保高度重視，可以將雄厚的資源集中在一些比較強的研發(fā)團隊上，進(jìn)行高投入的研發(fā)攻關(guān)，這樣氣凝膠產(chǎn)業(yè)就比較容易發(fā)展壯大。而且目前國內(nèi)氣凝膠領(lǐng)域也開始增加與國際上的交流，逐漸改變了理論陳舊的現(xiàn)狀，這是一個非常好的現(xiàn)象?！?
據(jù)了解美國的氣凝膠研發(fā)都是以市場為主導(dǎo)的企業(yè)自發(fā)行為，很少會有像我國這樣有國家層面的支持，因此行業(yè)發(fā)展很大程度是由經(jīng)濟利益決定的。魯紅兵認(rèn)為，國內(nèi)正是有北建工這樣的國有企業(yè)去做氣凝膠的研發(fā)與推廣，更多的是為了社會效益和環(huán)境效益投入大量的人力物力和財力資源，才能更好的推動氣凝膠行業(yè)發(fā)展。
做精保溫隔熱 開拓推廣應(yīng)用
魯紅兵指出在國內(nèi)的氣凝膠推廣應(yīng)用工作中，在保溫隔熱領(lǐng)域的優(yōu)勢已經(jīng)非常明顯了，因此要先把氣凝膠制品的保溫功能做好做精，并在研究過程中向其他領(lǐng)域延伸，例如目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的隔音功能等。
魯紅兵在北京建工新材公司見到企業(yè)用氣凝膠氈做的蒙古包模型時，非常激動地說：“你們做的這個蒙古包是一個非常好的創(chuàng)新，同時也是氣凝膠在應(yīng)用領(lǐng)域的一個探索。當(dāng)前常見的二氧化硅氣凝膠在學(xué)術(shù)上能做的研究比較有限，產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)也不是很困難，因為氣凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，并且還有很多要解決的困難，因此當(dāng)前氣凝膠行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵在產(chǎn)品應(yīng)用上。”
據(jù)了解這些氣凝膠氈蒙古包是為蒙古國研發(fā)生產(chǎn)的，在蒙古國冬季氣溫會低至-40℃，為了達(dá)到國家規(guī)定的75%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，使用傳統(tǒng)毛氈則需要達(dá)到180mm的厚度，而傳統(tǒng)的蒙古包毛氈厚度則為10mm~30mm，根本無法達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，而且冬天人們居住在里面會十分的寒冷，需要持續(xù)燃燒大量的能源進(jìn)行供暖。
使用氣凝膠氈作為保溫層，只需要50mm的厚度就可以達(dá)到國家要求的75%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，在室外20℃左右的時候，經(jīng)過加熱使其室內(nèi)達(dá)到50℃，在不進(jìn)行冷熱空氣交換的前提下，會持續(xù)保持這個溫度差。因此人們可以真正的實現(xiàn)在大雪紛飛的嚴(yán)冬里，坐在舒適溫暖的蒙古包里，過著吃著烤羊腿喝著馬奶酒的美好生活。
