促進氣凝膠推廣應用 助力新型材料發展

——訪國核電力規劃設計研究院熱機高級工程師唐鵬

“隨著國傢對節能環保的要求提升,新型材料市場前景廣闊。”記者近日采訪瞭國核電力規劃設計研究院熱機一室副主任唐鵬,作為一名電力工程設計負責人,他對未來新型材料的發展充滿信心。“氣凝膠具備極佳的絕熱性能,是一種新型的保溫材料,更是契合當今節能環保理念的新型保溫材料。”

氣凝膠:極佳絕熱性能的保溫材料

據瞭解,二氧化矽氣凝膠又被稱作“藍煙”、“固體煙”,是目前已知的密度最小、質量最輕的固體材料,也是迄今為止保溫性能最好的材料。因其具有納米多孔結構、低密度、低介電常數、低導熱系數、高孔隙率、高比表面積等特點,在力學、聲學、熱學、光學等諸方面顯示出獨特性質。氣凝膠貌似“弱不禁風”,其實非常堅固耐用,它可以承受相當於自身質量幾千倍的壓力,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。在航天、軍事、石油、化工、礦產、通訊、醫用、建材、電子、冶金等眾多領域有著廣泛而巨大的應用價值,被稱為“改變世界的神奇材料”。

“氣凝膠材料雖然具備熱學、聲學、催化、吸附、光學、電學等多種獨特性能,應用領域也很廣泛,但目前最多應用的還是它的絕熱性能。”唐鵬說。氣凝膠材料目前以氣凝膠復合絕熱氈為主要產品,在工業管網及窯爐、石油化工及電力工程設備、建築、低溫設備及保冷等領域有著廣泛的應用前景。應用於這些領域時,氣凝膠復合絕熱氈兼具保溫效果好、A級防火、高疏水等優越特點,使用壽命可達30年之久,以絕對的優勢位於保溫材料的金字塔頂。

氣凝膠的納米多孔結構使它具有極佳的絕熱性能,其熱導率甚至比空氣還要低,空氣在常溫真空狀態下的熱導率為0.026W/(m·k),而氣凝膠在常溫常壓下的熱導率一般小於0.020W/(m·k),在抽真空的狀態下,熱導率可低至0.004W/(m·k)。“傳統保溫材料以矽酸鋁、巖棉為主,在低溫情況下,氣凝膠與傳統保溫材料導熱系數相差不大,但在高溫情況下,氣凝膠的導熱系數要遠高於矽酸鹽、巖棉等傳統保溫材料。”唐鵬說,“隨著火電機組的參數的逐步提高,管道的保溫厚度隨之增加,管道的外徑越來越大,單位長度的質量會加大,相應支吊架、土建結構的承載能力需要增加。在達到相同保溫效果下,氣凝膠隻需要傳統無機材料的1/3~1/4厚度,其保溫表面積小,單位長度重量輕、散熱損失小、安裝維護方便,更加符合節能環保的要求。”

“有米”難下“炊”氣凝膠推廣尚需努力

都說“巧婦難為無米之炊”,現在氣凝膠材料卻面臨著“有米”卻不下“炊”的困境。唐鵬目前所負責的工程中,正在積極推薦及推廣使用氣凝膠這種新型材料,但目前還尚未應用到具體的電力工程中。究其原因,唐鵬認為,雖然氣凝膠具備極佳絕熱性能,較之傳統材料在高溫與低溫情況下性能都比較穩定。但是由於電廠等企業對氣凝膠這種新型材料關註度不夠,同時,也由於氣凝膠目前造價過高,使得氣凝膠的應用推廣工作推進困難。氣凝膠目前作為一種新型材料,因為尚未得到廣泛應用,因此大規模生產還沒有展開。另外,它與傳統的保溫材料相比,目前氣凝膠材料所開發的形態比較單一,主要以氣凝膠絕熱毯為主,使用方式比較局限,這也成為瞭阻礙氣凝膠產品應用的瓶頸。

多措並舉助推氣凝膠推廣應用

正因氣凝膠擁有極佳的絕熱等性能,唐鵬也在電力設計過程中,向電廠積極介紹這種新型材料,搭建起氣凝膠與用戶之間的橋梁。對未來氣凝膠材料的推廣使用,唐鵬提出瞭自己的建議:

以用戶為導向,做好氣凝膠開發應用。唐鵬認為,一個好的新型產品要想有生命力,就要瞭解用戶所需所想,要讓用戶接納。因此,要做好氣凝膠材料的技術研發工作,一方面要提高氣凝膠的性價比,另一方面要從施工方替用戶考慮,盡可能的施工方便,切實使氣凝膠得到用戶認可。

制定氣凝膠相關規范、標準。氣凝膠材料作為一種全新的絕熱材料,行業歷史短,市場和客戶對產品及性能不甚瞭解,這就需要制定相應的國傢標準對行業進行規范,促進氣凝膠產業向著規范化、秩序化和產業化方向發展,同時也為用戶瞭解氣凝膠、辨識氣凝膠提供一種可靠途徑。

國傢要采取政策推動,大力支持氣凝膠發展。中共十八屆五中全會提出“創新、協調、綠色、開放、共享”五大發展理念,氣凝膠作為一種新型保溫材料,是符合創新驅動、節能環保的發展理念,2014年和2015年,發改委連續兩年將氣凝膠材料列為《國傢重點節能低碳技術推廣目錄》,開始瞭對氣凝膠材料的初步推廣應用。氣凝膠作為一種科技創新材料,面對價格高昂的推廣困境,國傢要出臺相關的政策法規支持,加大對氣凝膠科技創新企業的資金支持、稅收政策支持,給予用戶企業一定的補貼,鼓勵用戶采用節能環保保溫產品。

加強宣傳,提高用戶接納度。“酒香也怕巷子深”,氣凝膠材料不能孤芳自賞,要加強宣傳,突出其“科技創新、節能環保”特點,向用戶傳遞氣凝膠材料絕佳的特性。唐鵬所在的國核電力規劃設計研究院其實就在擔當一個“橋梁”的作用:正因為設計院及設計人員認識到氣凝膠極佳的絕熱特性,在設計的過程中,會向客戶介紹這種新型材料,讓客戶深入瞭解這種材料的優劣,逐步提高用戶對其的接納度。

搭建平臺,助推氣凝膠發展。如何整合行業資源,使氣凝膠行業形成集聚力量,這就需要搭建一個平臺。北京建工將氣凝膠項目列為集團公司一類戰略投資項目,是國內率先推進氣凝膠產業化的企業之一,由北京建工牽頭發起的中國綠色建材產業發展聯盟氣凝膠創新應用推進中心將從事氣凝膠研究、生產、應用及服務的代表企業以及相關科研院校、企事業單位等相關資源整合在一起,宣傳和普及氣凝膠材料相關的專業知識,搭建“政—產—學—研”的專業交流平臺,落實氣凝膠產品與應用的相關標準與政策,推進氣凝膠應用技術開發與產業化進程,從而推動氣凝膠產業的協同發展。

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