南工大發明多種神奇氣凝膠材料 工業節能見效益應用前景很友好

質地輕薄、幹脆、微透,顏色呈淡粉、淡藍、乳白……記者在南京工業大學材料科學與工程學院實驗室看到瞭未來發展的十大新材料之一——氣凝膠。氣凝膠是一種三維納米網絡結構的納米材料,具有低密度、高比表面積和低熱導率等優異性能,可用於建築保溫和工業生產保溫,甚至可以代替非承重墻體結構。南京工業大學學子發明瞭多種氣凝膠材料,促進瞭建築、工業生產等保溫材料的革新。

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材料科學與工程學院的博士生劉思佳現在作為訪問博士生在懷俄明大學進行學習,是氣凝膠材料研究的“老桿子”,大二開始他就在南京工業大學崔升教授的課題組做氣凝膠保溫相關的研究,對於氣凝膠的前景劉思佳滿懷信心。據他介紹說:“我國氣凝膠的研究是從90年代開始的,經過不到30年的發展,現已得到廣泛的研究並已投入市場應用。”

劉思佳使用發泡水泥、泡沫玻璃及發泡陶瓷等作為基體,結合真空浸漬和快速乙醇超臨界幹燥工藝,制備出一系列發泡基體復合SiO2氣凝膠隔熱材料。這一發明克服瞭氣凝膠材料無法承重的缺陷,使氣凝膠具備抗壓折能力,甚至可用在某些特定結構中作承重材料,替代非承重墻體。另外,崔升教授也表示:“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的發生。”

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工業節能見效益

晶矽生長爐是光伏行業重要生產設備,其內部較高的生產溫度亟需高效節能保溫隔熱材料,降低生產能耗。

南京工業大學材研1602班鎖浩對光伏行業中晶矽生長爐進行節能改造,提出制備成本低、使用周期長及高溫熱導率低的新型碳纖維增強碳化物氣凝膠材料,有效替換晶矽生長爐中高純石墨氈,突破國外技術和資金雙重壁壘。該項目在剛剛結束的第十六屆“挑戰杯”競賽江蘇省比賽中榮獲特等獎。

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應用前景很友好

氣凝膠擁有廣闊的應用前景,可應用於航空航天、石油化工、新能源、汽車列車等領域。“如果在筆記本和手機底面用上這樣的保溫材料,可以引導熱量從周邊散出,有助於提高散熱效率、增強使用舒適度。”崔升教授介紹說,“氣凝膠還可以應用到新能源汽車的鋰電池上,在鋰電池之間加上氣凝膠產品,可以防止每塊鋰電池的熱量互相影響,也可進一步防止電池因高溫而導致燃燒。”

近年來,南京工業大學研發瞭包括隔熱用、吸附用、載藥用、光催化用和抗菌用等多種氣凝膠材料,形成瞭以沈曉冬、崔升為帶頭人的科研團隊。氣凝膠成果已轉讓多傢企業,實現瞭產業化應用。其中,基於納米氣凝膠絕熱材料的保溫管道、保溫水箱等項目,已累計實現經濟效益24572萬元。在吸附領域,聚丙烯纖維復合氣凝膠材料系列產品有效應對油污處理,也累計實現經濟效益5452.4萬元。

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