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气凝胶玻璃或成节能玻璃新星

来源:  撰稿人:  发布时间:2015年12月04日 浏览:
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卢斌所带领的团队突破并掌握了高端透明气凝胶核心技术体系,逐渐开发出新型透明气凝胶材料。2013年9月16日,该成果经湖南省科技厅组织专家评审鉴定,认为该项技术“居国际领先水平”,具备产业化条件。其中拥有独立自主知识产权核心技术主要包括:高端透明绝热气凝胶新材料技术、快速超临界干燥工艺、大尺寸完整透明气凝胶生产工艺。

 

 湖南长沙宁乡县高新区,湖南上懿丰新材料有限公司。11月2日,国内首条规模化气凝胶玻璃生产线在这里正式启动,它能造出的最大透明气凝胶玻璃的尺寸是1.3米×0.8米。

奇幻城娱乐  这是一次“试水”。中南大学材料科学与工程学院卢斌博士介绍说,目前这一生产线的产能主要是为了引导和培育市场而建设,随着市场培育的深入以及国家建筑节能标准的不断提高,预计两三年内,市场需求将会得到一定发展,尤其是在公共建筑以及既有建筑节能改造领域,届时公司的大规模生产线将竣工投产。

  高端透明气凝胶的产业化

奇幻城娱乐  二氧化硅气凝胶又被称作“蓝烟”、“固体烟”,是目前已知的最轻的固体材料,也是迄今为止保温性能最好的材料。

  1931年,美国Steven.S.Kistler博士无意中发明了这种物质,称之为“冷冻烟雾”。它是将硅胶中的水提取出来,然后用诸如二氧化碳之类的气体取代水的方法制成。

奇幻城娱乐  早期的气凝胶非常易碎和昂贵,所以主要在实验室里使用,直到上世纪60年代才重新引起人们的兴趣。到了70年代末、80年代初,经过法国科学家Feichner以及美国劳伦兹伯克利国家实验室的Arlon Hunt等人的不懈努力,气凝胶才获得了极大的发展,在90年代成为全球的研究热点。

  进入21世纪,美国航空航天管理局下属的Aspen公司率先开始低端气凝胶产业化,随后,我国也相继开始低端气凝胶产业化,但高端透明气凝胶均未产业化。

奇幻城娱乐  进入2012年,我国掀起第二次世界气凝胶产业化热潮。不过,长久以来,我国在气凝胶研究和开发主要集中在附加值较高的航空航天、医药等方面,众多领域仍属空白。国内主要集中在同济大学、国防科技大学、北京科技大学、哈尔滨工业大学、南京工业大学、浙江大学、中南大学、绍兴纳诺高科股份有限公司、广东埃力生高新科技有限公司等。

  欧盟在2010年发布的一份气凝胶专题报告中预测:到2050年,气凝胶产品会像今天的塑料一样应用广泛。

奇幻城娱乐  开拓新应用领域、开发低成本生产制备术是气凝胶研究者们一直在努力的方向。卢斌博士创新团队多年来也一直潜心于此。

  经过千百次的实验和失败,从最初的实验室材料成果,卢斌所带领的团队突破并掌握了高端透明气凝胶核心技术体系,逐渐开发出新型透明气凝胶材料。2013年9月16日,该成果经湖南省科技厅组织专家评审鉴定,认为该项技术“居国际领先水平”,具备产业化条件。其中拥有独立自主知识产权核心技术主要包括:高端透明绝热气凝胶新材料技术、快速超临界干燥工艺、大尺寸完整透明气凝胶生产工艺。

  此后的两年里,卢斌带领的团队将工作重心放在建立完整的的产业化生产线上。

  “首先要解决的是工艺设备问题,由于大部分设备都属于非标设备,要解决从无到有的问题;其次,为了解决气凝胶本质易碎以及产品形状的问题,还需重新调整工艺;另外,需要进一步更新高端气凝胶新材料的低成本制备技术,使气凝胶玻璃制品在市场推行上更具优势。”卢斌向中国建材报记者表示。

奇幻城娱乐  经过近两年的科技成果产业化孵化,卢斌博士创新团队成功解决了从生产工艺到设备的大量工程化问题、生产效率与成品率问题,成功开发出了第一代气凝胶节能玻璃。

  性能卓越的气凝胶玻璃

  两片玻璃,中间夹填气凝胶,这样的“三明治”就是气凝胶玻璃。它是基于中空玻璃又高于中空玻璃的新产品。

  由于气凝胶既具有绝热特性,又具有吸声特性,且具有透光性,因此气凝胶玻璃的绝热效果比普通的双层玻璃高几倍,且具有降噪效果。

  “最低U值能达到0.5W/(m2·K),采光性能在75%以上,隔音降噪、抗风压性能好,显著降低冷热自爆隐患,无结露,具有卓越的防火、吸热性能,且薄、轻、节省其他材料,寿命长。”卢斌总结出气凝胶玻璃的一连串性能。

奇幻城娱乐  随着我国建筑节能标准的不断提高,门窗节能效果越来越受重视。目前来看,我国建筑提高门窗节能效果的方式主要靠降低窗墙比和采用多层中空、真空玻璃等方法,前者虽可以起到节能效果,但在一定程度上降低了室内采光舒适度,增加了室内照明能耗;后一种方法则会增加玻璃窗的重量或有安全性能和使用寿命的担忧。

奇幻城娱乐  中空玻璃通过增加玻璃厚度、填充惰性气体、多腔体技术、低辐射涂层等技术实现保温,而气凝胶玻璃则通过材料自身极低的导热系数和厚度实现。由于气凝胶的多孔网络结构对热辐射具有“无穷隔热板效应”,可通过增加气凝胶的厚度来降低气凝胶玻璃的传热系数,如厚度为20mm的气凝胶玻璃的U值可低于0.5W/(m2·K)。

奇幻城娱乐  “相对于其他种类节能玻璃而言,气凝胶玻璃实现了建筑节能与舒适、环境方面三者平衡。通过气凝胶玻璃冬季、夏季保温性能模拟试验可以看出,与单片玻璃、中空玻璃、Low-E玻璃等对比,气凝胶玻璃的保温性能是比较强的。”卢斌介绍说。

奇幻城娱乐  以丹麦的一座独栋别墅为例,在丹麦现行建筑节能标准下,三层充氩气玻璃的U值是0.6W/(m2·K),g值是0.46;而使用气凝胶玻璃后,U值降至0.5W/(m2·K),g值是0.75。

奇幻城娱乐  在欧盟现行建筑节能标准下,这栋别墅如使用三层充氩气玻璃,供暖需求量是6220千瓦/年,而使用气凝胶玻璃的供暖需求量是5040千瓦/年,降低19%;如采用德国被动房标准建设,三层氩气玻璃的供暖需求量为2070千瓦/年,气凝胶玻璃为1380千瓦/年,下降34%。

  如果将气凝胶玻璃用于高层建筑取代一般幕墙玻璃,将大大减轻建筑物自重,并能起到防火作用。

  目前,上懿丰新材料公司针对不同用途开发出两种气凝胶玻璃产品:一是采光玻璃,二是透明玻璃。

  卢斌认为,随着我国建筑节能标准的不断提高,现有技术和产品遇到极大挑战,使用新材料势在必行。根据节能玻璃在国内外发展情况来看,第一代为单腔中空玻璃,第二代为涂层+中空玻璃(含多腔中空玻璃),第三代是真空玻璃,而气凝胶玻璃极有可能成为第四代节能玻璃。

  性价比需提高 标准待建立

奇幻城娱乐  由于气凝胶具有优异的保温隔热和透光性能以及耐高温、隔音减震等良好性能,气凝胶玻璃在建筑节能应用上具有独特的优势和广阔的前景。

  据了解,我国每年城乡新建建筑在15亿平方米左右,北方采暖地区有10多亿平方米非节能建筑需要进行节能改造,夏热冬冷和夏热冬暖地区有30多亿平方米高能耗建筑需要进行节能改造。

奇幻城娱乐  “这总共55亿平方米建筑的外窗面积大约是18亿平方米,如果每平方米气凝胶玻璃按2000元计价,可形成36000亿元的市场需求。”住房和城乡建设部科技与产业化发展中心副总工程师、教授级高工屈宏乐极为看好气凝胶玻璃的应用前景,“应用气凝胶玻璃后每平方米建筑面积节能量保守按5kg标煤计算,每年可节约能源2750万吨标煤。”

  此外,在屈宏乐看来,因为气凝胶可以缓冲和吸收爆炸冲击波,人员密集的机场、车站、码头的候机楼、候车室、候船厅等特殊场所的窗户玻璃可以首先使用气凝胶节能玻璃,这样可以从根本上减轻或消解自然或人为损害。

奇幻城娱乐  不过,卢斌博士深知,由于气凝胶玻璃在国际上都属于新产品,它在国内还没有开始应用,因此气凝胶玻璃新制品在以下方面还需继续突破:首先是提高产品性价比。公司将着力解决生产成本问题,即需要通过扩大产能途径,实现规模化效应,扩大成本优势;其次是产品标准问题。应加快建立气凝胶玻璃相关国家、行业或地方标准,以及应用技术规程与建筑构造图集。

奇幻城娱乐  “有标准下游客户才能放心使用,产品才能广泛使用。”卢斌说,为更好推广气凝胶玻璃,上懿丰公司除了不断研发、提高设备与工艺的生产效率以及降低成本外,还将努力获得国家相关政策的支持,编制气凝胶玻璃产品的国家、行业或地方等相关标准,抓好示范工程建设,建设大规模化生产线,组建由设计、玻璃生产企业等相关产业链企业的战略联盟。

责任编辑:系统管理员
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