氣凝膠，英文名稱為“aerogel”，意為“飛行的凝膠”（組合詞areo-gel）。凝膠怎么會飛？想象一下，如果把水母的水分“拿掉”卻不改變其體積大小，將會如何？氣凝膠即是如此，它自身的80%~99.8%以氣態(tài)形式存在——這也正是它的神奇之處，氣凝膠是人類能夠人工制造出來的最輕的非晶固態(tài)材料，被稱為“凝固的煙”“物質(zhì)的第五種形態(tài)”。
氣凝膠極高的孔隙率、導熱系數(shù)低的特點讓其具有良好的材料性能：超輕、絕熱、耐溫。它對于傳統(tǒng)材料的替代場景很多，凡是涉及到溫度隔絕的應用方面，都會希望用到這種材料。
愛彼愛和新材料有限公司副總經(jīng)理董海兵在接受《中國科學報》記者獨家專訪時表示，氣凝膠材料的應用遠不止于to B場景，其在航天、軍工、戶外用品、日消等領域都有望大展身手。
迎來產(chǎn)業(yè)化的曙光
董海兵向記者介紹說，從分類上講，氣凝膠有碳氣凝膠、硫氣凝膠，金屬氣凝膠和氧化物氣凝膠等。但目前從制備成本等綜合因素而言，應用最為廣泛的當屬氧化硅氣凝膠。他舉例說，當前在北京許多雙層電動巴士上，氣凝膠材料已經(jīng)用于電池倉的隔熱防火方面。此外，氣凝膠多孔、緩釋的特性，未來還有望用于食品級包裝、藥物開發(fā)等領域。
氣凝膠材料以前只能在實驗室中見到，而今，這種材料正迎來產(chǎn)業(yè)化的曙光。
一般而言，一類新材料如果沒有成本優(yōu)勢，很難對傳統(tǒng)材料形成規(guī)?；娲?。董海兵也坦承，制備成本曾一度困擾氣凝膠材料的工業(yè)化應用。
2008年，一個偶然的機會，愛彼愛和董事長田雷接觸到了氣凝膠這類材料。十多年來，愛彼愛和跟國內(nèi)外許多科研機構、研究團隊保持著密切交流與合作?！暗珜嶒炇依锏目蒲信c工業(yè)應用是兩碼事，產(chǎn)品需要在應用場景磨合?！倍１仡櫿f，氣凝膠產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)過程還是很艱辛的，“10年間，研發(fā)隊伍遇到了無數(shù)困難”。
盡管田雷當初并非專業(yè)技術人士，但他就是認準了這個材料的神奇特性。他想盡辦法組建團隊解決規(guī)?；a(chǎn)這個大課題，如今終于看到了希望。董海兵介紹說，如今，愛彼愛和在河北省黃驊市，已經(jīng)開工設計能力為3萬立方米的生產(chǎn)線建設，并已投產(chǎn)1萬立方米。“這是個什么概念？全國前三。3萬立方米全部投產(chǎn)的話，愛彼愛和將成為全國數(shù)一數(shù)二的供應商。”董海兵說。
“這將是個千億元級的市場”
值得一提的是，此前，國內(nèi)由于制備技術等原因，國外氣凝膠產(chǎn)品一度占領中國氣凝膠市場。董海兵告訴記者，目前這種局面也正在扭轉。
“以前確實是國外產(chǎn)品占據(jù)中國大部分市場，比如美國的Aspen（阿斯彭）公司，氣凝膠產(chǎn)品很早就進入中國市場。不過近年來中國氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展非?？欤苽涑杀鞠陆凳沟脙r格方面也逐漸找回優(yōu)勢?！倍１f，中國雖然在氣凝膠的規(guī)?；a(chǎn)的研究比歐美晚十幾年，但在研究應用上與國際同行處于同一水平，“歐美等發(fā)達國家在應用方面同樣存在成本偏高的問題”。
不過，董海兵也表示，國內(nèi)氣凝膠行業(yè)還遠沒有達到繁榮的程度，能夠真正規(guī)?；慨a(chǎn)氣凝膠材料企業(yè)“只有數(shù)得過來的幾家”，還沒有真正形成行業(yè)生態(tài)。
“可喜的是這個市場發(fā)展會很快，預計3年內(nèi)就會有很可觀的增長?！倍１f，國內(nèi)每年對氣凝膠材料的需求增長保持在20%以上，甚至能超過30%——這比一般工業(yè)材料的需求增長高很多，特別是在工業(yè)發(fā)展狀況近年來處于頹勢的背景下，這一數(shù)字格外亮眼。
這背后的動因是，大家對材料的節(jié)能環(huán)保等要求越來越高。
“現(xiàn)在主要的替代場景還集中在交通行業(yè)，比如客車、高鐵、船舶相關材料的替代方面。建筑材料替代還處于高端建筑應用階段，還未大范圍推廣應用。電動汽車滿大街跑起來的話，應用需求更大。”而且，董海兵說，現(xiàn)在的市場行情是供需兩旺，“這是非常鼓舞人的。把潛在市場需求算上，這在未來將是一個千億元級的市場?！?
應從國家層面大力發(fā)展
相比大名鼎鼎的石墨烯材料而言，氣凝膠材料名氣并不大，其在整個國民經(jīng)濟應用中也未處于突出位置。對此，董海兵認為，考慮到氣凝膠材料優(yōu)異的環(huán)保節(jié)能，國家應從宏觀政策的角度大力發(fā)展。
相比氣凝膠材料，傳統(tǒng)材料不僅性能差，其在制備過程多伴有污染環(huán)境的因素。董海兵舉例說，“同樣是A4紙大小面積的保溫材料，從厚度上來講，巖棉要比氣凝膠多出3~5倍。”
他介紹說，巖棉是一種常見保溫材料，它的制備要開山采石、高溫爐熔，是一種高耗能、不環(huán)保材料?！笆褂脷饽z可以大幅減少這種高耗能、高污染材料的應用，如果能夠大規(guī)模替代，對自然資源和環(huán)境保護的作用是不言而喻的。”
“使用氣凝膠不僅僅是材料上的替代，更是能源結構、生產(chǎn)方式上的替代?！倍１f，上海靜安、北京西紅門等地區(qū)的起火、爆炸事件，之所以最終釀成大禍，都與使用了易燃保溫材料不無干系。從人民生命財產(chǎn)安全的角度來考慮，更應該推廣耐高溫、不燃的氣凝膠材料的應用。
材料的廣泛應用必然涉及標準的制定。一個好消息是，我國第一個氣凝膠材料方面的國家標準——《納米孔氣凝膠復合絕熱制品》，已經(jīng)制備完成，并將于2018年9月1日起正式實施。
應南京玻璃纖維研究設計院的邀請，愛彼愛和自2015年初起便參與到了氣凝膠制品國標編制工作之中，并向國家標準制訂工作組提供了多款樣品。
“氣凝膠復合絕熱制品國標正式公布，明年便開始實施，這是氣凝膠行業(yè)的一件大喜事?！碧锢妆硎?，“標準化工作，在促進企業(yè)發(fā)展、推動產(chǎn)業(yè)轉型升級方面發(fā)揮了積極的影響。”
