柴靜的《穹頂之下》引發(fā)了朝野對(duì)對(duì)霧霾的深切關(guān)注，吹響了全社會(huì)抗霾總動(dòng)員的號(hào)角。我們每個(gè)人都在霧霾的包圍中無處可逃，政府、企業(yè)、家庭、個(gè)人，唯有各司其職、各盡其力，才能打贏這場惡戰(zhàn)。作為氣凝膠材料產(chǎn)業(yè)化化的從業(yè)者，在此與大家分享氣凝膠材料在此次抗霾戰(zhàn)役中可能發(fā)揮的作用。
氣凝膠是一種具有納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型材料，其孔隙率為80～99.8%，孔洞尺寸一般在1～100nm之間，密度變化范圍可達(dá)0.12～600kg/m3，其在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、化學(xué)、力學(xué)等方面均顯示出神奇的特性。那么氣凝膠材料是如何與抗霾發(fā)生關(guān)系呢？
首先，氣凝膠是目前性能最好的超級(jí)絕熱材料。氣凝膠常溫導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)0.013w/m·k，隔熱性能是靜止空氣的2倍，傳統(tǒng)玻璃棉等保溫材料的4倍，普通混凝土的100倍。當(dāng)氣凝膠應(yīng)用于火力發(fā)電、石油化工等設(shè)備和管道的保溫項(xiàng)目中，因保溫材料的厚度僅是傳統(tǒng)保溫材料的四分之一，保溫材料用量大幅減少，保溫材料外表面的散熱面積大幅減少，因而可以起到比傳統(tǒng)材料節(jié)能30~50%的顯著效果。這樣能源的利用率就會(huì)得到顯著的提高，就可以減少煤炭燃燒的消耗量，進(jìn)而減少因煤炭燃燒產(chǎn)生的PM2.5的排放。這對(duì)于火力發(fā)電比重較高的西北、華北和冬季需要集中供熱的廣大北方地區(qū)降低霧霾的意義是顯而易見的，在鋼鐵冶金、水泥陶瓷等高能耗行業(yè)的節(jié)能成效自然也是十分的顯著。當(dāng)氣凝膠材料應(yīng)用于高鐵動(dòng)車、輪船、汽車等交通工具的保溫時(shí)，不但可以顯著減少空間占用，同樣顯著降低空調(diào)等能耗費(fèi)用，間接為降低PM2.5的排放做貢獻(xiàn)。當(dāng)氣凝膠材料應(yīng)用于建筑保溫時(shí)，甚至可以實(shí)現(xiàn)不需要開空調(diào)，冬暖夏涼的“被動(dòng)房”，能耗幾乎為零。而長期以來建筑能耗占總能耗一直高達(dá)30%左右。
其次，氣凝膠還是有巨大應(yīng)用前景的催化材料。國內(nèi)霧霾的另一大元兇是汽車尾氣，尾氣的危害程度主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒的油品以及尾氣催化裝置。汽油的煉制過程中催化裂化、催化重整是最為重要的核心環(huán)節(jié)。氣凝膠材料具有納米多孔結(jié)構(gòu)，且孔徑可調(diào)，比表面積可高達(dá)1000~2000m2/g，同時(shí)可以選用氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化釩、碳等不同組分，在煉制優(yōu)質(zhì)汽油和汽車尾氣處理領(lǐng)域有十分巨大的應(yīng)用前景。
再次，氣凝膠未來還有可能是在儲(chǔ)能領(lǐng)域獲得巨大應(yīng)用。目前碳?xì)饽z和石墨烯氣凝膠在超級(jí)電容、鋰離子電池電極等領(lǐng)域正成為氣凝膠的研究熱點(diǎn)，一旦獲得產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，將有力推動(dòng)中國新能源的發(fā)展。此外，目前的新能源汽車的電池的保溫也大量使用了氣凝膠材料。
天藍(lán)、地綠、水清、人和，這是我們所有人共同的愿望。穹頂之下，氣凝膠能否成為抗霾火藍(lán)刀鋒？我們新材料從業(yè)人員，特別是氣凝膠材料從業(yè)人員責(zé)無旁貸。
