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促进气凝胶推广应用 助力新型材料发展万博体育
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  核心提示:“随着国家对节能环保的要求提升,新型材料市场前景广阔。”记者近日采访了国核电力规划设计研究院热机一室副主任唐鹏,作为一名电力工程设计负责人,他对未来新型材料的发展充满信心。“气凝胶具备极佳的绝热性能,是一种新型的保温材料,更是契合当今节能环保理念的新型保温材料。”

  “随着国家对节能环保的要求提升,新型材料市场前景广阔。”记者近日采访了国核电力规划设计研究院热机一室副主任唐鹏,作为一名电力工程设计负责人,他对未来新型材料的发展充满信心。“气凝胶具备极佳的绝热性能,是一种新型的保温材料,更是契合当今节能环保理念的新型保温材料。”

  据了解,二氧化硅气凝胶又被称作“蓝烟”、“固体烟”,是目前已知的密度最小、质量最轻的固体材料,也是迄今为止保温性能最好的材料。因其具有纳米多孔结构、低密度、低介电常数、低导热系数、高孔隙率、高比表面积等特点,在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质。气凝胶貌似“弱不禁风”,其实非常坚固耐用,它可以承受相当于自身质量几千倍的压力,在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外,它的导热性和折射率也很低,绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。在航天、军事、石油、化工、矿产、通讯、医用、建材、电子、冶金等众多领域有着广泛而巨大的应用价值,被称为“改变世界的神奇材料”。

  “气凝胶材料虽然具备热学、声学、催化、吸附、光学、电学等多种独特性能,应用领域也很广泛,但目前最多应用的还是它的绝热性能。”唐鹏说。气凝胶材料目前以气凝胶复合绝热毡为主要产品,在工业管网及窑炉、石油化工及电力工程设备、建筑、低温设备及保冷等领域有着广泛的应用前景。应用于这些领域时,万博体育滚球气凝胶复合绝热毡兼具保温效果好、A级防火、高疏水等优越特点,使用寿命可达30年之久,以绝对的优势位于保温材料的金字塔顶。

  气凝胶的纳米多孔结构使它具有极佳的绝热性能,其热导率甚至比空气还要低,空气在常温线W/(m·k),而气凝胶在常温常压下的热导率一般小于0.020W/(m·k),在抽真空的状态下,热导率可低至0.004W/(m·k)。“传统保温材料以硅酸铝、岩棉为主,在低温情况下,气凝胶与传统保温材料导热系数相差不大,但在高温情况下,气凝胶的导热系数要远高于硅酸盐、岩棉等传统保温材料。”唐鹏说,“随着火电机组的参数的逐步提高,管道的保温厚度随之增加,管道的外径越来越大,单位长度的质量会加大,相应支吊架、土建结构的承载能力需要增加。在达到相同保温效果下,气凝胶只需要传统无机材料的1/3~1/4厚度,其保温表面积小,单位长度重量轻、散热损失小、安装维护方便,更加符合节能环保的要求。”

  都说“巧妇难为无米之炊”,现在气凝胶材料却面临着“有米”却不下“炊”的困境。唐鹏目前所负责的工程中,正在积极推荐及推广使用气凝胶这种新型材料,但目前还尚未应用到具体的电力工程中。究其原因,唐鹏认为,虽然气凝胶具备极佳绝热性能,较之传统材料在高温与低温情况下性能都比较稳定。但是由于电厂等企业对气凝胶这种新型材料关注度不够,同时,也由于气凝胶目前造价过高,使得气凝胶的应用推广工作推进困难。气凝胶目前作为一种新型材料,因为尚未得到广泛应用,因此大规模生产还没有展开。另外,它与传统的保温材料相比,目前气凝胶材料所开发的形态比较单一,主要以气凝胶绝热毯为主,使用方式比较局限,这也成为了阻碍气凝胶产品应用的瓶颈。

  正因气凝胶拥有极佳的绝热等性能,唐鹏也在电力设计过程中,向电厂积极介绍这种新型材料,搭建起气凝胶与用户之间的桥梁。对未来气凝胶材料的推广使用,唐鹏提出了自己的建议:

  以用户为导向,做好气凝胶开发应用。唐鹏认为,一个好的新型产品要想有生命力,就要了解用户所需所想,要让用户接纳。因此,要做好气凝胶材料的技术研发工作,一方面要提高气凝胶的性价比,另一方面要从施工方替用户考虑,尽可能的施工方便,切实使气凝胶得到用户认可。

  制定气凝胶相关规范、标准。气凝胶材料作为一种全新的绝热材料,行业历史短,市场和客户对产品及性能不甚了解,这就需要制定相应的国家标准对行业进行规范,促进气凝胶产业向着规范化、秩序化和产业化方向发展,同时也为用户了解气凝胶、辨识气凝胶提供一种可靠途径。

  国家要采取政策推动,大力支持气凝胶发展。中共十八届五中全会提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,气凝胶作为一种新型保温材料,是符合创新驱动、节能环保的发展理念,2014年和2015年,发改委连续两年将气凝胶材料列为《国家重点节能低碳技术推广目录》,开始了对气凝胶材料的初步推广应用。气凝胶作为一种科技创新材料,面对价格高昂的推广困境,国家要出台相关的政策法规支持,加大对气凝胶科技创新企业的资金支持、税收政策支持,给予用户企业一定的补贴,鼓励用户采用节能环保保温产品。

  加强宣传,提高用户接纳度。“酒香也怕巷子深”,气凝胶材料不能孤芳自赏,要加强宣传,万博体育滚球,突出其“科技创新、节能环保”特点,向用户传递气凝胶材料绝佳的特性。唐鹏所在的国核电力规划设计研究院其实就在担当一个“桥梁”的作用:正因为设计院及设计人员认识到气凝胶极佳的绝热特性,在设计的过程中,会向客户介绍这种新型材料,让客户深入了解这种材料的优劣,逐步提高用户对其的接纳度。

  搭建平台,助推气凝胶发展。如何整合行业资源,使气凝胶行业形成集聚力量,这就需要搭建一个平台。北京建工将气凝胶项目列为集团公司一类战略投资项目,是国内率先推进气凝胶产业化的企业之一,由北京建工牵头发起的中国绿色建材产业发展联盟气凝胶创新应用推进中心将从事气凝胶研究、生产、应用及服务的代表企业以及相关科研院校、企事业单位等相关资源整合在一起,宣传和普及气凝胶材料相关的专业知识,搭建“政—产—学—研”的专业交流平台,落实气凝胶产品与应用的相关标准与政策,推进气凝胶应用技术开发与产业化进程,从而推动气凝胶产业的协同发展。

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