——訪國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院熱機高級工程師唐鵬
“隨著國家對節(jié)能環(huán)保的要求提升，新型材料市場前景廣闊?！庇浾呓詹稍L了國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院熱機一室副主任唐鵬，作為一名電力工程設(shè)計負(fù)責(zé)人，他對未來新型材料的發(fā)展充滿信心。“氣凝膠具備極佳的絕熱性能，是一種新型的保溫材料，更是契合當(dāng)今節(jié)能環(huán)保理念的新型保溫材料?！?/p>
氣凝膠：極佳絕熱性能的保溫材料
據(jù)了解，二氧化硅氣凝膠又被稱作“藍煙”、“固體煙”，是目前已知的密度最小、質(zhì)量最輕的固體材料，也是迄今為止保溫性能最好的材料。因其具有納米多孔結(jié)構(gòu)、低密度、低介電常數(shù)、低導(dǎo)熱系數(shù)、高孔隙率、高比表面積等特點，在力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等諸方面顯示出獨特性質(zhì)。氣凝膠貌似“弱不禁風(fēng)”，其實非常堅固耐用，它可以承受相當(dāng)于自身質(zhì)量幾千倍的壓力，在溫度達到1200攝氏度時才會熔化。此外，它的導(dǎo)熱性和折射率也很低，絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強39倍。在航天、軍事、石油、化工、礦產(chǎn)、通訊、醫(yī)用、建材、電子、冶金等眾多領(lǐng)域有著廣泛而巨大的應(yīng)用價值，被稱為“改變世界的神奇材料”。
“氣凝膠材料雖然具備熱學(xué)、聲學(xué)、催化、吸附、光學(xué)、電學(xué)等多種獨特性能，應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛，但目前最多應(yīng)用的還是它的絕熱性能?！碧迄i說。氣凝膠材料目前以氣凝膠復(fù)合絕熱氈為主要產(chǎn)品，在工業(yè)管網(wǎng)及窯爐、石油化工及電力工程設(shè)備、建筑、低溫設(shè)備及保冷等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。應(yīng)用于這些領(lǐng)域時，氣凝膠復(fù)合絕熱氈兼具保溫效果好、A級防火、高疏水等優(yōu)越特點，使用壽命可達30年之久，以絕對的優(yōu)勢位于保溫材料的金字塔頂。
氣凝膠的納米多孔結(jié)構(gòu)使它具有極佳的絕熱性能，其熱導(dǎo)率甚至比空氣還要低，空氣在常溫真空狀態(tài)下的熱導(dǎo)率為0.026W/(m·k)，而氣凝膠在常溫常壓下的熱導(dǎo)率一般小于0.020W/(m·k)，在抽真空的狀態(tài)下，熱導(dǎo)率可低至0.004W/(m·k)?！皞鹘y(tǒng)保溫材料以硅酸鋁、巖棉為主，在低溫情況下，氣凝膠與傳統(tǒng)保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)相差不大，但在高溫情況下，氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)要遠高于硅酸鹽、巖棉等傳統(tǒng)保溫材料?！碧迄i說，“隨著火電機組的參數(shù)的逐步提高，管道的保溫厚度隨之增加，管道的外徑越來越大，單位長度的質(zhì)量會加大，相應(yīng)支吊架、土建結(jié)構(gòu)的承載能力需要增加。在達到相同保溫效果下，氣凝膠只需要傳統(tǒng)無機材料的1/3~1/4厚度，其保溫表面積小，單位長度重量輕、散熱損失小、安裝維護方便，更加符合節(jié)能環(huán)保的要求。”
“有米”難下“炊”氣凝膠推廣尚需努力
都說“巧婦難為無米之炊”，現(xiàn)在氣凝膠材料卻面臨著“有米”卻不下“炊”的困境。唐鵬目前所負(fù)責(zé)的工程中，正在積極推薦及推廣使用氣凝膠這種新型材料，但目前還尚未應(yīng)用到具體的電力工程中。究其原因，唐鵬認(rèn)為，雖然氣凝膠具備極佳絕熱性能，較之傳統(tǒng)材料在高溫與低溫情況下性能都比較穩(wěn)定。但是由于電廠等企業(yè)對氣凝膠這種新型材料關(guān)注度不夠，同時，也由于氣凝膠目前造價過高，使得氣凝膠的應(yīng)用推廣工作推進困難。氣凝膠目前作為一種新型材料，因為尚未得到廣泛應(yīng)用，因此大規(guī)模生產(chǎn)還沒有展開。另外，它與傳統(tǒng)的保溫材料相比，目前氣凝膠材料所開發(fā)的形態(tài)比較單一，主要以氣凝膠絕熱毯為主，使用方式比較局限，這也成為了阻礙氣凝膠產(chǎn)品應(yīng)用的瓶頸。
多措并舉助推氣凝膠推廣應(yīng)用
正因氣凝膠擁有極佳的絕熱等性能，唐鵬也在電力設(shè)計過程中，向電廠積極介紹這種新型材料，搭建起氣凝膠與用戶之間的橋梁。對未來氣凝膠材料的推廣使用，唐鵬提出了自己的建議：
以用戶為導(dǎo)向，做好氣凝膠開發(fā)應(yīng)用。唐鵬認(rèn)為，一個好的新型產(chǎn)品要想有生命力，就要了解用戶所需所想，要讓用戶接納。因此，要做好氣凝膠材料的技術(shù)研發(fā)工作，一方面要提高氣凝膠的性價比，另一方面要從施工方替用戶考慮，盡可能的施工方便，切實使氣凝膠得到用戶認(rèn)可。
制定氣凝膠相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。氣凝膠材料作為一種全新的絕熱材料，行業(yè)歷史短，市場和客戶對產(chǎn)品及性能不甚了解，這就需要制定相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)對行業(yè)進行規(guī)范，促進氣凝膠產(chǎn)業(yè)向著規(guī)范化、秩序化和產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，同時也為用戶了解氣凝膠、辨識氣凝膠提供一種可靠途徑。
國家要采取政策推動，大力支持氣凝膠發(fā)展。中共十八屆五中全會提出“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”五大發(fā)展理念，氣凝膠作為一種新型保溫材料，是符合創(chuàng)新驅(qū)動、節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念，2014年和2015年，發(fā)改委連續(xù)兩年將氣凝膠材料列為《國家重點節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》，開始了對氣凝膠材料的初步推廣應(yīng)用。氣凝膠作為一種科技創(chuàng)新材料，面對價格高昂的推廣困境，國家要出臺相關(guān)的政策法規(guī)支持，加大對氣凝膠科技創(chuàng)新企業(yè)的資金支持、稅收政策支持，給予用戶企業(yè)一定的補貼，鼓勵用戶采用節(jié)能環(huán)保保溫產(chǎn)品。
加強宣傳，提高用戶接納度。“酒香也怕巷子深”，氣凝膠材料不能孤芳自賞，要加強宣傳，突出其“科技創(chuàng)新、節(jié)能環(huán)?！碧攸c，向用戶傳遞氣凝膠材料絕佳的特性。唐鵬所在的國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院其實就在擔(dān)當(dāng)一個“橋梁”的作用：正因為設(shè)計院及設(shè)計人員認(rèn)識到氣凝膠極佳的絕熱特性，在設(shè)計的過程中，會向客戶介紹這種新型材料，讓客戶深入了解這種材料的優(yōu)劣，逐步提高用戶對其的接納度。
搭建平臺，助推氣凝膠發(fā)展。如何整合行業(yè)資源，使氣凝膠行業(yè)形成集聚力量，這就需要搭建一個平臺。北京建工將氣凝膠項目列為集團公司一類戰(zhàn)略投資項目，是國內(nèi)率先推進氣凝膠產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，由北京建工牽頭發(fā)起的中國綠色建材產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟氣凝膠創(chuàng)新應(yīng)用推進中心將從事氣凝膠研究、生產(chǎn)、應(yīng)用及服務(wù)的代表企業(yè)以及相關(guān)科研院校、企事業(yè)單位等相關(guān)資源整合在一起，宣傳和普及氣凝膠材料相關(guān)的專業(yè)知識，搭建“政—產(chǎn)—學(xué)—研”的專業(yè)交流平臺，落實氣凝膠產(chǎn)品與應(yīng)用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與政策，推進氣凝膠應(yīng)用技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進程，從而推動氣凝膠產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。
