氣凝膠實現低成本定制化生產

文/梅華

中航天科工集團三院306所（簡稱306所）上周傳出消息，其研制開發出使用溫域覆蓋-100℃至2500℃的系列化、規模化氣凝膠材料，并可根據客戶需求對材料性能進行調控定制。這不但解決了我國武器裝備的關鍵材料問題，也在民用領域獲得了推廣應用。

氣凝膠是一種具有納米孔結構的輕質材料，是目前已知熱導率最低的隔熱材料。由于制備技術難度大，最初僅應用于宇航等特殊領域中。在306所科技人員的努力下，民用低成本氣凝膠材料生產線已建成，可以批量制備大尺寸、不同規格、性能可調的高檔氣凝膠保溫氈、柔性氣凝膠布料等產品，具備年產4萬立方米氣凝膠柔性氈和50萬平方米氣凝膠柔性布的產能。其核心專利“一種多組元氣凝膠復合材料及其制備方法”還獲得了2014年度中國專利獎優秀獎。

據介紹，306所的氣凝膠相關產品按照形態和用途分為氣凝膠構件、柔性氈、柔性布三大類。氣凝膠構件一般是針對特定的使用需求，通過精細化設計并制備出來的。科研人員通過調整配方及工藝，綜合平衡材料的隔熱性能、密度、可操作性、尺寸精度等各項技術指標，使構件具備最優的綜合性能。例如，加入抗紅外輻射劑，優選合適的增強纖維，使構件具有耐高溫、隔熱性能穩定、可機械加工等優點；采用特殊的表面處理技術和高溫后處理工藝，使材料的強度滿足精加工的要求，提高其抗高速氣流沖刷的能力。這些不同功能的構件已成功應用于國防裝備領域，推動了相關裝備的升級換代。

在氣凝膠構件技術的基礎上，他們深入開展低成本技術研究，開發出了氣凝膠柔性氈產品。該產品具有隔熱性能優異、厚度可控、柔性好等優點，可以連續化批量生產。產品的幅寬可達1.5米，長度幾十至數百米不等。在相同成本條件下，其隔熱保溫性能優于傳統材料60%以上。該產品已經應用于熱力管路、高速鐵路車廂、大型艦船等保溫領域，未來有望推動建筑節能、石油化工管道保溫、高溫爐體隔熱保溫等民用領域傳統隔熱材料的升級換代。

科研人員還通過對隔熱型氣凝膠技術進行功能拓展和材料改性，開發出了氣凝膠柔性布。氣凝膠柔性布是一種新型面料，具有質量輕、熱導率極低、柔韌性優異、平整度高、疏水透氣性和易用性良好等特點，適用于保暖服裝、鞋帽、帳篷等戶外用品和高溫電子電氣產品。目前，306所已經完成了氣凝膠柔性布的中試生產以及氣凝膠保溫鞋的試制和初步推廣。