為建筑穿上綠色節能“新衣”

本文轉自【科技日報】；

往玻璃窗上貼一張薄膜，能讓老舊房屋在保障采光的同時冬暖夏涼？

這可不是普通的薄膜，其特殊之處在于添加了一種導熱系數低、防火效果好的新型綠色建材——氣凝膠，從而顯著降低空調或暖氣的能耗。

春節前夕，位于河北省唐山市曹妃甸區南堡經濟開發區的中國鐵建氣凝膠中試生產基地傳來喜訊——氣凝膠材料穩定量產能力突破110噸。在渤海灣畔的中試生產基地里，科技日報記者見到了技術團隊歷經5年研發的氣凝膠稀金隔熱薄膜產品。

這款薄膜產品摸起來如同塑料，泛著微微的淡藍色，可任意折疊卷曲。它的厚度僅50微米，約為單張A4紙厚度的一半。

“這張薄膜看著普通輕薄，內里可大有乾坤。”氣凝膠材料技術負責人、中國鐵建綠色低碳產業技術研究院綠色建材所所長王棟解釋，薄膜由多種復雜結構組合而成，氣凝膠漿料就均勻附著在關鍵功能層，因此薄膜具有了高隔熱、防紫外、高透光的特點。

廠房內的一臺裝置驗證了薄膜產品的性能。這臺裝置右側為紅外輻射燈，中間設有基座卡槽，左側則擺放著一個由熱能轉為電能驅動的白色小風扇。打開紅外輻射燈，風扇開始呼呼轉動。王棟將一片普通的白玻璃放置在卡槽上，風扇不受影響，可當換成貼有薄膜的玻璃后，風扇立即停了下來。

“這是因為氣凝膠稀金隔熱薄膜的熱學性能參數十分優異，其紅外阻隔率達到94.3%，風扇幾乎接受不到紅外輻射了。”王棟說，該薄膜紫外線透過率僅為0.2%，同時具有很好的光學性能，其霧度實測值為0.1%，貼在玻璃上幾乎不影響采光。

作為一種具有三維網絡結構的納米多孔材料，氣凝膠孔隙率超過90%，被譽為“世界上最輕的固體”，是材料領域的“隔熱王者”，已廣泛用于石油化工、航空航天領域。但在建筑領域，長期以來，氣凝膠材料難以突破規模化發展瓶頸。

“這主要是因為制造成本高昂，應用規范和評價標準不完善，氣凝膠在建筑領域尚處于探索推廣階段。”中鐵建設集團有限公司（以下簡稱“中鐵建設”）總工程師、中國鐵建綠色低碳產業技術研究院院長錢增志告訴記者，氣凝膠材料因其優異的性能，在節能建筑、城市更新領域有廣闊市場潛能。中鐵建設自2021年起自主研發氣凝膠材料，已針對建筑市場研制出氣凝膠粉體、隔熱涂料、稀金隔熱薄膜3款產品，形成多項發明專利。

走進氣凝膠中試生產基地車間，反應釜如鋼鐵巨人般林立眼前，管廊縱橫連接，反射著金屬光澤。王棟團隊在這里經常試驗至凌晨2點。

在氣凝膠制備車間里，研究人員王會新指著近3人高的水解縮聚釜回憶了一段往事。去年3月，氣凝膠工藝提升進入關鍵階段。一次試驗中，他和同伴操作機器引入反應溶劑，然后登上高臺向下觀察釜內情況，只見清澈透明的液體如“鹵水點豆腐”般，凝聚成乳白色的膠狀物，他和同伴不禁激動地叫起來，“凝了，凝了”！

從液體變成固體，不過短短的一分鐘。王會新感慨道：“那一瞬間的激動和興奮至今難忘。幾年來，我們一直走在一條‘非主流’氣凝膠材料制備道路上，穩定規模化量產氣凝膠工藝成功，大伙心里都松了一口氣。”

目前氣凝膠材料制備仍以超臨界方法為主流，成本高昂。王棟團隊通過自主研發，走出一條低成本減壓制備氣凝膠新路，并獨創設計干燥爐等系列設備。通過中試生產線，實驗室階段僅巴掌大的氣凝膠材料，已實現每天穩產1噸的規模化生產。王棟堅信：“我們打通了從研發到產業化的路徑，讓氣凝膠材料成本降下來，必將助力建筑綠色低碳發展。”

近期，王棟團隊研發的氣凝膠材料在示范應用中“大放異彩”。在中鐵創業大廈改造過程中，氣凝膠稀金隔熱薄膜派上了大用場，經檢測，夏天室內平均溫度較貼膜前降低約5攝氏度。在海南博雅二期項目中，采用2毫米氣凝膠涂料替代20毫米內墻保溫砂漿，完成了11000平方米示范應用，降低了房間溫濕度，有效解決了高溫高濕氣候下的西曬和霉變問題。

春節將至，王棟團隊仍緊鑼密鼓地進行著中試生產設備優化。他們即將奔赴海口，開展氣凝膠涂料海南博雅二期示范應用驗收工作，并籌建年產3000噸的氣凝膠涂料生產線。

“新的一年，我們將擴大氣凝膠材料中試計劃，推動相關產品技術標準建設和示范應用，不斷降低氣凝膠材料制備成本，為建筑穿上節能‘新衣’，讓更多百姓住上綠色安全舒適的‘好房子’！”王棟說。