11月2日，國(guó)內(nèi)首條規(guī)?；?span id="xnxp9vp" class="wpcom_tag_link">氣凝膠玻璃生產(chǎn)線在這里正式啟動(dòng)，它能造出的最大透明氣凝膠玻璃的尺寸是1.3米×0.8米。
這是一次“試水”。中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院盧斌博士介紹說(shuō)，目前這一生產(chǎn)線的產(chǎn)能主要是為了引導(dǎo)和培育市場(chǎng)而建設(shè)，隨著市場(chǎng)培育的深入以及國(guó)家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，預(yù)計(jì)兩三年內(nèi)，市場(chǎng)需求將會(huì)得到一定發(fā)展，尤其是在公共建筑以及既有建筑節(jié)能改造領(lǐng)域，屆時(shí)公司的大規(guī)模生產(chǎn)線將竣工投產(chǎn)。
高端透明氣凝膠的產(chǎn)業(yè)化
二氧化硅氣凝膠又被稱作“藍(lán)煙”、“固體煙”，是目前已知的最輕的固體材料，也是迄今為止保溫性能最好的材料。
1931年，美國(guó)Steven.S.Kistler博士無(wú)意中發(fā)明了這種物質(zhì)，稱之為“冷凍煙霧”。它是將硅膠中的水提取出來(lái)，然后用諸如二氧化碳之類的氣體取代水的方法制成。
早期的氣凝膠非常易碎和昂貴，所以主要在實(shí)驗(yàn)室里使用，直到上世紀(jì)60年代才重新引起人們的興趣。到了70年代末、80年代初，經(jīng)過(guò)法國(guó)科學(xué)家Feichner以及美國(guó)勞倫茲伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的ArlonHunt等人的不懈努力，氣凝膠才獲得了極大的發(fā)展，在90年代成為全球的研究熱點(diǎn)。
進(jìn)入21世紀(jì)，美國(guó)航空航天管理局下屬的Aspen公司率先開(kāi)始低端氣凝膠產(chǎn)業(yè)化，隨后，我國(guó)也相繼開(kāi)始低端氣凝膠產(chǎn)業(yè)化，但高端透明氣凝膠均未產(chǎn)業(yè)化。
進(jìn)入2012年，我國(guó)掀起第二次世界氣凝膠產(chǎn)業(yè)化熱潮。不過(guò)，長(zhǎng)久以來(lái)，我國(guó)在氣凝膠研究和開(kāi)發(fā)主要集中在附加值較高的航空航天、醫(yī)藥等方面，眾多領(lǐng)域仍屬空白。國(guó)內(nèi)主要集中在同濟(jì)大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、北京科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、中南大學(xué)、紹興納諾高科股份有限公司、廣東埃力生高新科技有限公司等。
歐盟在2010年發(fā)布的一份氣凝膠專題報(bào)告中預(yù)測(cè)：到2050年，氣凝膠產(chǎn)品會(huì)像今天的塑料一樣應(yīng)用廣泛。
開(kāi)拓新應(yīng)用領(lǐng)域、開(kāi)發(fā)低成本生產(chǎn)制備術(shù)是氣凝膠研究者們一直在努力的方向。盧斌博士創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)多年來(lái)也一直潛心于此。
經(jīng)過(guò)千百次的實(shí)驗(yàn)和失敗，從最初的實(shí)驗(yàn)室材料成果，盧斌所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)突破并掌握了高端透明氣凝膠核心技術(shù)體系，逐漸開(kāi)發(fā)出新型透明氣凝膠材料。2013年9月16日，該成果經(jīng)湖南省科技廳組織專家評(píng)審鑒定，認(rèn)為該項(xiàng)技術(shù)“居國(guó)際領(lǐng)先水平”，具備產(chǎn)業(yè)化條件。其中擁有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心技術(shù)主要包括：高端透明絕熱氣凝膠新材料技術(shù)、快速超臨界干燥工藝、大尺寸完整透明氣凝膠生產(chǎn)工藝。
此后的兩年里，盧斌帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)將工作重心放在建立完整的的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線上。
“首先要解決的是工藝設(shè)備問(wèn)題，由于大部分設(shè)備都屬于非標(biāo)設(shè)備，要解決從無(wú)到有的問(wèn)題；其次，為了解決氣凝膠本質(zhì)易碎以及產(chǎn)品形狀的問(wèn)題，還需重新調(diào)整工藝；另外，需要進(jìn)一步更新高端氣凝膠新材料的低成本制備技術(shù)，使氣凝膠玻璃制品在市場(chǎng)推行上更具優(yōu)勢(shì)?！北R斌向中國(guó)建材報(bào)記者表示。
經(jīng)過(guò)近兩年的科技成果產(chǎn)業(yè)化孵化，盧斌博士創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成功解決了從生產(chǎn)工藝到設(shè)備的大量工程化問(wèn)題、生產(chǎn)效率與成品率問(wèn)題，成功開(kāi)發(fā)出了第一代氣凝膠節(jié)能玻璃。
性能卓越的氣凝膠玻璃
兩片玻璃，中間夾填氣凝膠，這樣的“三明治”就是氣凝膠玻璃。它是基于中空玻璃又高于中空玻璃的新產(chǎn)品。
由于氣凝膠既具有絕熱特性，又具有吸聲特性，且具有透光性，因此氣凝膠玻璃的絕熱效果比普通的雙層玻璃高幾倍，且具有降噪效果。
“最低U值能達(dá)到0.5W/（m2·K）,采光性能在75%以上，隔音降噪、抗風(fēng)壓性能好，顯著降低冷熱自爆隱患，無(wú)結(jié)露，具有卓越的防火、吸熱性能，且薄、輕、節(jié)省其他材料，壽命長(zhǎng)?！北R斌總結(jié)出氣凝膠玻璃的一連串性能。
隨著我國(guó)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，門(mén)窗節(jié)能效果越來(lái)越受重視。目前來(lái)看，我國(guó)建筑提高門(mén)窗節(jié)能效果的方式主要靠降低窗墻比和采用多層中空、真空玻璃等方法，前者雖可以起到節(jié)能效果，但在一定程度上降低了室內(nèi)采光舒適度，增加了室內(nèi)照明能耗；后一種方法則會(huì)增加玻璃窗的重量或有安全性能和使用壽命的擔(dān)憂。
中空玻璃通過(guò)增加玻璃厚度、填充惰性氣體、多腔體技術(shù)、低輻射涂層等技術(shù)實(shí)現(xiàn)保溫，而氣凝膠玻璃則通過(guò)材料自身極低的導(dǎo)熱系數(shù)和厚度實(shí)現(xiàn)。由于氣凝膠的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)熱輻射具有“無(wú)窮隔熱板效應(yīng)”，可通過(guò)增加氣凝膠的厚度來(lái)降低氣凝膠玻璃的傳熱系數(shù)，如厚度為20mm的氣凝膠玻璃的U值可低于0.5W/（m2·K）。
“相對(duì)于其他種類節(jié)能玻璃而言，氣凝膠玻璃實(shí)現(xiàn)了建筑節(jié)能與舒適、環(huán)境方面三者平衡。通過(guò)氣凝膠玻璃冬季、夏季保溫性能模擬試驗(yàn)可以看出，與單片玻璃、中空玻璃、Low-E玻璃等對(duì)比，氣凝膠玻璃的保溫性能是比較強(qiáng)的。”盧斌介紹說(shuō)。
以丹麥的一座獨(dú)棟別墅為例，在丹麥現(xiàn)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)下，三層充氬氣玻璃的U值是0.6W/（m2·K），g值是0.46；而使用氣凝膠玻璃后，U值降至0.5W/（m2·K），g值是0.75。
在歐盟現(xiàn)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)下，這棟別墅如使用三層充氬氣玻璃，供暖需求量是6220千瓦/年，而使用氣凝膠玻璃的供暖需求量是5040千瓦/年，降低19%；如采用德國(guó)被動(dòng)房標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，三層氬氣玻璃的供暖需求量為2070千瓦/年，氣凝膠玻璃為1380千瓦/年，下降34%。
如果將氣凝膠玻璃用于高層建筑取代一般幕墻玻璃，將大大減輕建筑物自重，并能起到防火作用。
目前，上懿豐新材料公司針對(duì)不同用途開(kāi)發(fā)出兩種氣凝膠玻璃產(chǎn)品：一是采光玻璃，二是透明玻璃。
盧斌認(rèn)為，隨著我國(guó)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品遇到極大挑戰(zhàn)，使用新材料勢(shì)在必行。根據(jù)節(jié)能玻璃在國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況來(lái)看，第一代為單腔中空玻璃，第二代為涂層+中空玻璃（含多腔中空玻璃），第三代是真空玻璃，而氣凝膠玻璃極有可能成為第四代節(jié)能玻璃。
性價(jià)比需提高標(biāo)準(zhǔn)待建立
由于氣凝膠具有優(yōu)異的保溫隔熱和透光性能以及耐高溫、隔音減震等良好性能，氣凝膠玻璃在建筑節(jié)能應(yīng)用上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的前景。
據(jù)了解，我國(guó)每年城鄉(xiāng)新建建筑在15億平方米左右，北方采暖地區(qū)有10多億平方米非節(jié)能建筑需要進(jìn)行節(jié)能改造，夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)有30多億平方米高能耗建筑需要進(jìn)行節(jié)能改造。
“這總共55億平方米建筑的外窗面積大約是18億平方米，如果每平方米氣凝膠玻璃按2000元計(jì)價(jià)，可形成36000億元的市場(chǎng)需求?！弊》亢统青l(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心副總工程師、教授級(jí)高工屈宏樂(lè)極為看好氣凝膠玻璃的應(yīng)用前景，“應(yīng)用氣凝膠玻璃后每平方米建筑面積節(jié)能量保守按5kg標(biāo)煤計(jì)算，每年可節(jié)約能源2750萬(wàn)噸標(biāo)煤?！?/p>
此外，在屈宏樂(lè)看來(lái)，因?yàn)闅饽z可以緩沖和吸收爆炸沖擊波，人員密集的機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭的候機(jī)樓、候車室、候船廳等特殊場(chǎng)所的窗戶玻璃可以首先使用氣凝膠節(jié)能玻璃，這樣可以從根本上減輕或消解自然或人為損害。
不過(guò)，盧斌博士深知，由于氣凝膠玻璃在國(guó)際上都屬于新產(chǎn)品，它在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有開(kāi)始應(yīng)用，因此氣凝膠玻璃新制品在以下方面還需繼續(xù)突破：首先是提高產(chǎn)品性價(jià)比。公司將著力解決生產(chǎn)成本問(wèn)題，即需要通過(guò)擴(kuò)大產(chǎn)能途徑，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?yīng)，擴(kuò)大成本優(yōu)勢(shì)；其次是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。應(yīng)加快建立氣凝膠玻璃相關(guān)國(guó)家、行業(yè)或地方標(biāo)準(zhǔn)，以及應(yīng)用技術(shù)規(guī)程與建筑構(gòu)造圖集。
“有標(biāo)準(zhǔn)下游客戶才能放心使用，產(chǎn)品才能廣泛使用?！北R斌說(shuō)，為更好推廣氣凝膠玻璃，上懿豐公司除了不斷研發(fā)、提高設(shè)備與工藝的生產(chǎn)效率以及降低成本外，還將努力獲得國(guó)家相關(guān)政策的支持，編制氣凝膠玻璃產(chǎn)品的國(guó)家、行業(yè)或地方等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，抓好示范工程建設(shè)，建設(shè)大規(guī)模化生產(chǎn)線，組建由設(shè)計(jì)、玻璃生產(chǎn)企業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的戰(zhàn)略聯(lián)盟。
