3月22日，艾邦高分子在苏州举办了“第二届气凝胶技术与应用论坛”，共11个专业议题，1个圆桌论坛，250+人参会，此次论坛在各位参会嘉宾、赞助企业、与会者以及各个工作人员的配合支持下取得圆满成功。
在此次论坛上，中化学华陆新材研发总监王勇亮以《气凝胶在不同领域的应用介绍》为主题进行了精彩的演讲。王总监从气凝胶材料的特点及制备技术出发，深入剖析了气凝胶在各个领域的现状，并对其未来的发展前景提出了独到的见解，同时，也简要介绍了华陆新材的发展现状。
为了促进气凝胶技术的研发与应用，艾邦建有气凝胶产业链微信群，欢迎相关产业链人士加入：
气凝胶，是世界上密度最小的固体。气凝胶材料具有15项世界吉尼斯记录，且在声学、光学、电学以及热学方面显示出许多奇特的性能，科学界甚至将气凝胶列为十大热门科技之一，誉之为能够改变世界的神奇材料。
王总监介绍到：“根据不同的机体分类，气凝胶大致可以分为有机气凝胶和无机气凝胶。根据气凝胶材料的性划分，又可以分为无机气凝胶、有机气凝胶、生物质气凝胶、碳气凝胶以及目前在开发的一些其他的气凝胶。”
无机气凝胶就是常见的一些无机氧化物气凝胶。有机气凝胶包括聚酰亚氨、聚氨酯、芳纶、聚脲以及酚醛气凝胶等生物质的气凝胶，还包括纤维素气凝胶、蛋白质气凝胶以及其他多糖类的气凝胶。碳气凝胶类，有碳气凝胶、石墨烯气凝胶。其他气凝胶类包括杂化碳化物气凝胶、金属气凝胶等。
提及气凝胶材料，其制备过程是关键环节，气凝胶的制备过程主要分为两个阶段：一是溶胶-凝胶过程，这是一个广为人知的传统化学反应过程，尤其是在化工领域，硅酸盐类产品的生产就广泛采用了这一技术。第二阶段是干燥过程，这是制备过程中的关键，通过采用特有的干燥技术使气体取代凝胶中的液体，从而形成纳米多孔固体材料。
气凝胶的主流干燥技术目前有四大类，一是超临界二氧化碳干燥，二是超临界乙醇干燥，还有使用较多的常压干燥，此外有机气凝胶或者生物质气凝胶会用到冷冻干燥。通过各类干燥方案的优缺点对比分析，市场上以高效率的超临界二氧化碳干燥和设备投资较小的常压干燥为主流的干燥技术。
气凝胶被称之为可以改变世界的神奇材料，凭借其独特的三维纳米结构，广泛应用于生活和生产中的各个方面。华陆新材王总监详细介绍了气凝胶在化工热力、建筑、环保、新能源以及军工航天、精密电子、消费品，以及食品药品等领域的应用，并分享了相关案例。
在独山子石化的蒸汽管线改造项目中，华陆新材气凝胶的应用，不仅实现了管线良好的保温效果（保温厚度减少50%），还显著节省了能源的消耗（节约高压蒸汽225吨/年，减少碳排放584吨/年）。客户对此方案表示高度认可的，取得了出色的成效。
众所周知，长距离运输的蒸汽管线存在较大的热损失，管线温度和压力的显著下降是一个明显的弊端。通过采用气凝胶材料进行改造，可以大幅度降低热能损失，有效保证蒸汽管道的温度和压力传输。华陆新材在长寿工业园区的工业热力网管改造项目中使用气凝胶材料，效果成果得到了区政府的认可。
气凝胶复合材料在新能源电池领域中备受关注，能够有效解决电池热失控的安全性问题。华陆新材在这一领域积极探索，还进行了新的尝试，例如尝试将气凝胶用于电池包的低温保温。由于动力锂离子电池对温度非常敏感，在零下20℃的环境下，锂电池要维持在25℃的工作温度，其能量效率只能达到60%-70%。因此，在中国北方地区，新能源汽车的续航里程明显受限。如果能够利用气凝胶的优异保温性能来解决这个问题，将有助于动力电池新能源汽车在北方地区的推广和普及。
同时，随着新能源电池的发展和对隔热垫的需求，华陆新材针对性地开发了四款产品：预氧丝气凝胶、湿法玻纤气凝胶和复合陶瓷纤维气凝胶。特别值得注意的是，其中一款白色陶瓷纤维气凝胶材料，可耐受1100℃以上的高温，适用于军工领域、高端新能源乘用车电池包电芯隔热阻燃。
热力学应用四：建筑保温领域
在建筑保温方面，尽管气凝胶的应用尚处初级阶段，但其高效的隔热性能预示着未来可能成为主流材料。目前，全球许多地区已经开始认识到利用先进的保温材料如气凝胶来提高能效和降低建筑能耗的重要性。
气凝胶作为一种轻质保温隔热材料，在服装行业也显示出巨大的应用前景。右上图是重庆来福士某门店的气凝胶服装，此外，在网络购物平台，也能看到包括素湃科技等企业在积极探索并推广气凝胶在服装领域的应用，期望通过技术创新推动传统服装行业的升级。
气凝胶不仅是可以作为隔热保温材料，同样可以用作保冷材料，并可以进行有效的热绝缘。
这是下图展示了华陆新材在乐山永祥的保冷试点项目，该项目通过气凝胶改造，一方面极大减薄了保温材料的用量，另一方面保冷效果也有了明显的提高。由于保冷用气凝胶材料自身是超疏水的，疏水率可达到 90% 以上，用在保冷上还可以有效避免凝露问题。
气凝胶作为一种多孔材料，其多孔的网络结构与超高的比表面积使其与传统的材料相比具有更优异的催化性能和吸附性能，那么在污水处理以及储氢方面都有很好的应用。
环保应用一：污水处理
例如，左图是在污水处理厂应用气凝胶进行污染物吸附过滤处理的场景。右图是海上原油泄漏，采用气凝胶材料进行原油吸附解决海上原油泄漏的问题。
环保应用二：海水淡化
当然，这尚处于研究阶段，一些高校和科研团队希望应用气凝胶的结构来实现海水的淡化，解决淡水危机的问题。
气凝胶在世界吉尼斯记录里面就有一项是——第一次在彗星上捕捉到颗粒。
气凝胶捕捉彗星颗粒就是应用了它的力学结构，气凝胶材料有无穷长的效应，粒子在高速运动状态下进入气凝胶结构，会逐级递减，最终被气凝胶捕获，科学家就可以拿到样品。这不仅可以适用于外太空粒子捕获，也适用于病毒的捕获，可以作为存储介质等。
气凝胶材料可结合防弹衣上的高强度纤维材料进行复合，以实现在防弹衣受弹后的缓冲作用。尽管防弹衣本身高强度纤维是有防弹效果，但受到冲击后能量却被人体吸收了，这对人体的伤害较大，如果在中间加上气凝胶隔绝层，就可以有效的吸能进行缓冲，这对人体的保护非常有效。
气凝胶自身具有很强的电磁屏蔽效应，通过气凝胶的研发设计，包括跟一些其他的材料复合，就可以作为一个很好的电磁屏蔽材料，既可以用在通信领域，也可以用在一些精密电子。由于精密电子的结构设计微单元越来越小，会存在互相干扰的问题，通过气凝胶材料可达到隔绝效果。
这是采用的是碳气凝胶，碳气凝胶结合碳材料本身的导电性与气凝胶材料多孔的特性。在目前电化业领域中研究对于广泛的气凝胶材料通常被用于超级电容器以及离子电池的电机材料等。
气凝胶不仅在以上领域有应用，在其他领域也有比较广泛的应用。例如：
自2020年我国提出碳达峰和碳中和的“双碳”政策以来，对碳排放和碳中和的溯源，以及碳指标交易市场的建立，都对能源的利用和排放提出了严格的要求。受三年疫情的影响，双碳政策的推进较为缓慢。如今，随着疫情的结束，国家逐渐加大对双碳政策的重视，并发布了一系列支持相关领域发展的文件。气凝胶作为一种绝热材料，在减少碳排放方面具有重要作用。
华陆新材的王总监总结了近年来与气凝胶发展相关的政策。从这些政策内容来看，气凝胶材料的应用领域主要包括双碳节能、建筑领域和新材料发展等。
新能源汽车飞速发展，据预测，到2030年锂电池将保持205%的增长速度，此外，新能源汽车也是逐年累创新高，因此气凝胶在新能源领域的应用也会持续增长。
建筑保温节能领域也是一个重要的大赛道，气凝胶主要应用于新型建筑以及老旧小区改造。赛纳特刘总经理也有提到，老旧小区改造将是气凝胶材料应用里较大的发展方向。对此，华陆新材王总监收集了一些我国的竣工面积数据，以及地方政府关于老旧小区改造的政策意见等资料，得出结论：随着社会对外墙对保温材料要求越来越高，气凝胶有望在建筑领域大放异彩。
王总监指出，服装领域也是他看好的领域，气凝胶在服装应用方面的需求有望快速增长。近几年羽绒价格不断上涨，国内羽绒服价格持续攀升，因此，具备疏水、保温、轻质特性的气凝胶有望在服装领域占据一席之地。
当然，目前还需要解决一些技术难题，例如无机气凝胶的掉粉和脆性问题。此外，如果采用有机气凝胶仿纤维材料，又会面临材料强度的问题。然而，这些问题都可以通过技术的进步得到解决。
最后，王总监总结了气凝胶的发展机会以及产品形式预测。
他认为，在工业保温隔热、建筑、新能源汽车、服装领域和吸附过滤等领域，气凝胶将通过气凝胶毡、气凝涂料、气凝胶隔热垫和气凝胶纤维等多种形式得到良好的应用和发展。
华陆新材是中国化学工程集团下属的三级企业，为实施多元化战略，依托自身的技术研发实力在重庆投资建设的一家新材料公司，建设了硅基纳米气凝胶复合材料项目，此项目规划总投资50亿元，总占地938 亩，分三期建设，目前一期已经实现了满产。
在专利数量方面华陆新材稳居前列，目前华陆新材已申请的专利达到50余项，已授权的专利有24项，包括13项发明专利以及11项实用新型专利。此外，华陆新材也积极配合各行各业及合作方，获得了政府以及企业合作伙伴们的关注和认可。
来源：中化学华陆新材、艾邦第二届气凝胶技术与应用论坛
原文始发于微信公众号（艾邦气凝胶论坛）：华陆新材展望气凝胶未来：多行业多形式的发展机遇
