近日，黄河科技学院纳米功能材料研究所联合河南省纳米复合材料与应用重点实验室，在气凝胶领域取得重大成果：
一是取得基于煤矸石原料的低成本二氧化硅气凝胶绿色制造；
二是获得高度可加工性的对位芳纶纳米纤维浆料，可用于制备三维块状气凝胶。
目前，芳纶项目已申请国家发明专利，周燕南，张东东，张守仁，杨保成;
专利号：202410283740.4
节能降耗是实现“双碳”目标的关键突破口。建筑与工业领域作为全球能源消耗的主力军，贡献了超过40%的总能耗，因此，发展高性能绝热材料对于大幅削减碳排放至关重要。气凝胶以其革命性的超低导热系数脱颖而出，其保温隔热性能仅为传统材料的1/3至1/5，应用后可显著提升节能效率50%以上。
气凝胶技术于2018年被明确列为战略性新兴产业重点产品，在强劲的节能需求与明确的政策导向双重驱动下，气凝胶市场正迎来爆发式增长。据预测，至2025年，仅国内油气管道保温应用对气凝胶的需求就将高达155亿元人民币，而动力锂电池隔热领域的需求也将达到35亿元规模，整个行业保持着年均增速超过38%的高速发展态势。
本项目提出常压干燥、时空同步氢键网络技术来解决SiO2基气凝胶和对位芳纶气凝胶制备成本居高不下，力学性能差等问题。
SiO2气凝胶：基于煤矸石原料的低成本绿色制造
产品包含：煤矸石制SiO2气凝胶和煤矸石制SiO2-AI2O3气凝胶
技术突破：
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原料革新：采用煤矸石(固废)替代昂贵有机硅源(四乙氧基硅烷)，原料成本降低52%（8015一4195元/m³）。
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工艺优化：常压干燥技术替代超临界干燥设备投入减少80%（成本≈8000元），突破规模化生产瓶颈。
煤矸石制SiO2气凝胶
煤矸石制SiO2-AI2O3气凝胶
产品参数：
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高度可加工性的对位芳纶纳米纤维浆料：
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纳米纤维具有较高的长径比和强度(直径10-20 nm ) ;
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对位芳纶短纤一步转换制备的芳纶纳米纤维湿凝胶易存储运输，具有高度可加工性。可定制制备芳纶气凝胶纤维、芳纶纸及三维块状气凝胶。
与现有对位芳纶气凝胶工艺对比
传统工艺：
① PPTA经碱溶法制备ANF纳米纤维分散液：
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要大量有机溶剂：纤维/溶剂=1/300
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分散液浓度低，耗时长：≤2wt%(≥7天)——俞书宏团队通过醇分子插层技术将制备10wt%ANF的时间缩短至4min (J.Am. Chem.Soc. 2025, 147,7939-7949)。
②ANF分散液置于模具静置除泡后，分批次加入水乙醇/甲醇等凝团剂再质予化得到芳纶纳米纤维湿凝胶。
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操作过程中需尽量减小干扰，凝胶凝固老化时间长(48h）
新工艺技术：
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所需有机溶剂量大幅减小：纤维/溶剂=1/20
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流程简单、总耗时短：一步实现IYPTA向湿凝胶的转换，总耗时1-2h，浓度最高可达10wt%。
本项目组提出的氢键交联网络密度与取向结构的时空同步精准调控新策略，有助于抑制凝胶过程中的结构缺陷，缩短制备周期并降低能耗，推动ANFs气凝胶的规模化生产与多元化应用。
来源：黄河科技学院纳米所
气凝胶企业产业链从成胶，封装，到电池包、储能、轨道交通、建筑、管道等下游应用，从材料的前驱体到各种纤维如陶瓷纤维，玻璃纤维，泡棉等，以及封装材料如PET、PI膜，热熔胶、硅胶框等，同时也包括在生产过程中的设备，如超临界设备，热压机，模切设备。
报名方式
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邮箱：ab008@aibang.com
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