氣凝膠保溫、節(jié)能、吸附
質(zhì)地輕薄、干脆、微透，顏色呈淡粉、淡藍、乳白……南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗室研發(fā)的隔熱用、吸附用、載藥用、光催化用和抗菌用等一系列氣凝膠材料，以其具有的神奇功能促進了建筑、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的革新。
建筑保溫防火災(zāi)
氣凝膠是一種三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米材料，具有低密度、高比表面積和低熱導(dǎo)率等優(yōu)異性能，可用于建筑保溫和工業(yè)生產(chǎn)保溫，甚至可以代替非承重墻體結(jié)構(gòu)。
該校材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生劉思佳是氣凝膠材料研究的“老桿子”，本科二年級時他開始在崔升教授課題組做氣凝膠保溫相關(guān)的研究。據(jù)他介紹，我國氣凝膠的研究始于上世紀90年代，經(jīng)過近30年的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛投入市場應(yīng)用。
劉思佳使用發(fā)泡水泥、泡沫玻璃及發(fā)泡陶瓷等作為基體，結(jié)合真空浸漬和快速乙醇超臨界干燥工藝，制備出一系列發(fā)泡基體復(fù)合SiO2氣凝膠隔熱材料。這一發(fā)明克服了氣凝膠材料無法承重的缺陷，使氣凝膠具備抗壓折能力，甚至可作為承重材料用在某些特定結(jié)構(gòu)中，替代非承重墻體?！傲硗?，氣凝膠屬A級保溫材料，遇到火星不會燃燒，將它作為保溫材料也能避免火災(zāi)的發(fā)生?！贝奚a充道。
除了作為墻體保溫材料，氣凝膠還可制作成玻璃窗，增強玻璃的保溫效果。應(yīng)用到玻璃上的氣凝膠有顆粒狀和塊狀2種。其中塊狀氣凝膠玻璃窗透光率可達0.75，隔音效果非常好。
工業(yè)節(jié)能增效益
晶硅生長爐是光伏行業(yè)重要生產(chǎn)設(shè)備，其內(nèi)部較高的生產(chǎn)溫度急需采用高效節(jié)能保溫隔熱材料來降低生產(chǎn)能耗。
南京工業(yè)大學(xué)材研1602班的鎖浩同學(xué)對光伏行業(yè)中晶硅生長爐進行節(jié)能改造，提出制備成本低、使用周期長、高溫?zé)釋?dǎo)率低的新型碳纖維增強碳化物氣凝膠材料，可替換晶硅生長爐中高純石墨氈，突破國外技術(shù)和資金雙重壁壘。該項目在剛剛結(jié)束的第十六屆“挑戰(zhàn)杯”競賽江蘇省比賽中榮獲特等獎。
鎖浩介紹說：“我們采用廉價無機鋁鹽和硼源為原料，碳纖維作為增強材料，突破多項關(guān)鍵技術(shù)，制備出常溫?zé)釋?dǎo)率低于0.05、最大壓縮強度為9.1MPa、熱穩(wěn)定性好的碳纖維增強碳化物氣凝膠?！睋?jù)悉，該產(chǎn)品目前已在晶科能源控股有限公司和宿遷新材料研究院進行中試研究，完成了碳纖維增強碳化物氣凝膠材料中試生產(chǎn)線購置、中試生產(chǎn)和應(yīng)用研究等工作。
應(yīng)用前景很廣闊
氣凝膠擁有廣闊的應(yīng)用前景，可應(yīng)用于航空航天、石油化工、新能源、汽車列車等領(lǐng)域。“如果在筆記本和手機底面用上這樣的保溫材料，可引導(dǎo)熱量從周邊散出，有助于提高散熱效率、增強使用舒適度。”崔升介紹說，“氣凝膠還可以應(yīng)用到新能源汽車的鋰電池上，在鋰電池之間加上氣凝膠產(chǎn)品，可以防止每塊鋰電池的熱量互相影響，也可進一步防止電池因高溫而導(dǎo)致燃燒。”
近年來，南京工業(yè)大學(xué)的氣凝膠成果已在多家企業(yè)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。其中，基于納米氣凝膠絕熱材料的保溫管道、保溫水箱等項目，已累計實現(xiàn)經(jīng)濟效益近2.5億元。在吸附領(lǐng)域，聚丙烯纖維復(fù)合氣凝膠材料系列產(chǎn)品有效應(yīng)對油污處理，也累計實現(xiàn)經(jīng)濟效益5400余萬元。
