——訪上海同濟大學教授倪星元
“氣凝膠”這個詞匯近年來出現(xiàn)的頻率不斷增加，人們對氣凝膠的認知也在不斷加深。從對其一無所知到逐步認識到它的優(yōu)越性，特別是在“十三五”規(guī)劃中強調(diào)新材料戰(zhàn)略的作用后，氣凝膠更是成為先進新型材料中的關(guān)注焦點。
目前我國對氣凝膠的研究工作主要集中在同濟大學波爾固體物理研究所、國防科技大學、清華大學、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學等。同時，我國高校在氣凝膠科研領(lǐng)域的專業(yè)程度以及國內(nèi)企業(yè)在降低氣凝膠制造成本的技術(shù)探索上的能力不斷加強，并開始向世界先進水平進軍，跨入世界先進行列。
記者有幸采訪到了同濟大學教授倪星元，請他講述一下同濟大學以及我國氣凝膠的研究進展情況，并談到氣凝膠在建筑建材應(yīng)用領(lǐng)域的情況。
同濟大學助力氣凝膠領(lǐng)域研發(fā)
1931年，美國斯坦福大學Kistler通過水解水玻璃制備得到氣凝膠，但由于生產(chǎn)成本太高并沒有得到人們的廣泛關(guān)注。20世紀80年代，歐洲的一些物理學家開始對這一新材料進行研究，1985年德國維爾茨堡大學物理所組織召開了第一屆“氣凝膠國際研討會”。20世紀90年代初，美國重新開始對氣凝膠進行研究。
同濟大學也是在20世紀90年代就開始了對氣凝膠的研究工作，可以說是我國最早的一批研究氣凝膠的科研院所。氣凝膠是由90%以上的空氣和不足10%的固體構(gòu)成，氣凝膠是世界上密度最小的固體之一，密度僅為3千克每立方米。氣凝膠特殊的納米孔洞和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出很多非常優(yōu)異的物理和化學特性和功能。倪星元介紹說：“我們同濟大學固體物理研究所最早是對氣凝膠的物理性質(zhì)的應(yīng)用切入開始進行研究的。目前對氣凝膠使用功能的研究多是在物理功能上的延伸。當前同濟大學對氣凝膠功能的研究集中在熱學方面、光學方面、電學方面、聲學方面以及力學（如防爆，抗沖擊）等方面，也進行了一些有關(guān)化學吸附的研究?！皬牟牧戏矫鎭碇v，我們研究的比較廣，我們研究的有無機氣凝膠、有機氣凝膠以及復(fù)合氣凝膠，除了最常見的是硅氣凝膠，還有碳系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等等，同濟大學在這些方面大部分都有所涉獵。”
在最早的應(yīng)用中氣凝膠被廣泛應(yīng)用在航天航空以及軍事領(lǐng)域，因為氣凝膠的一些特性，使其成為了航天探測中不可替代的材料，俄羅斯“和平”號空間站和美國“火星探路者”探測器都是用它來進行絕緣的。目前除了航天領(lǐng)域外，氣凝膠還可廣泛應(yīng)用于軍工、石化、電力、冶金、建筑、服裝等眾多領(lǐng)域，尤其是作為傳統(tǒng)保溫材料的重要替代產(chǎn)品。
保溫隔熱是當前氣凝膠應(yīng)用開發(fā)的熱點，當氣凝膠正面經(jīng)受1000多攝氏度的火焰噴射時，背面依然可以用手摸。這是由于氣凝膠的熱導(dǎo)率和折射率非常低的特性所決定的，其絕緣能力比最好的玻璃纖維還要好數(shù)十倍。
氣凝膠推廣應(yīng)改變認識降低成本
目前同濟大學正在研究氣凝膠在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，倪星元說：“氣凝膠在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用是我們對其在熱學方面研發(fā)的一個延伸。最早同濟大學在氣凝膠熱學方面的研究多在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用上，后來才開始延伸到建筑建材方面，功能也主要體現(xiàn)在隔熱、保溫上。開始在建材領(lǐng)域的研究不夠深入，之后同濟大學和企業(yè)合作，進行產(chǎn)學研一體化的研究，對氣凝膠建材領(lǐng)域的應(yīng)用才開始逐漸深入，研究和開發(fā)了氣凝膠復(fù)合的保溫隔熱氈的制備、規(guī)模化生產(chǎn)與應(yīng)用。”
倪星元介紹說，當前我國有不少企業(yè)從事氣凝膠的研發(fā)推廣工作，但是氣凝膠在建筑建材領(lǐng)域的應(yīng)用還沒有得到廣泛推廣。主要原因是，與現(xiàn)有的保溫材料相比，氣凝膠氈的價格相對較高。所以在建筑領(lǐng)域如果沒有特殊要求，建筑的設(shè)計者與開發(fā)商一般不會去考慮運用氣凝膠氈作為保溫材料。
針對這一問題，倪星元告訴記者：“這就要求幫助建筑的設(shè)計者和開發(fā)商充分認識氣凝膠的優(yōu)勢。與其他保溫材料相比，氣凝膠具備其他材料無法比擬的綜合優(yōu)勢。”氣凝膠氈與其他傳統(tǒng)保溫材料相比，熱導(dǎo)率比較低，保溫隔熱性能要比其他材料好，并且在相同的環(huán)境條件下，保溫隔熱性能越好，越明顯降低保溫或隔熱的能耗；從建筑結(jié)構(gòu)上來看，氣凝膠氈會更為輕薄，能夠在建筑的使用面積上擴展出很大的空間，同時由于產(chǎn)品比較輕，在施工的過程中能夠減少對建筑物承重能力的顧慮。與此同時，氣凝膠復(fù)合制品還在隔音、防火、防潮等各方面都有自己的優(yōu)異性能。綜合來講，氣凝膠復(fù)合制品的性價比要遠高于其他保溫材料。倪星元指出，當前在建筑的設(shè)計和建筑開發(fā)方面，人們對氣凝膠復(fù)合制品的認識還不夠，下一步在建筑建材領(lǐng)域要加強對其的宣傳推廣工作。
倪星元說：“當然，從氣凝膠的生產(chǎn)企業(yè)來講要考慮進一步降低其生產(chǎn)成本，從降低氣凝膠生產(chǎn)的原料成本及調(diào)整復(fù)合氣凝膠的生產(chǎn)工藝上挖潛。另外如果氣凝膠產(chǎn)品生產(chǎn)形成相當規(guī)模的話，其生產(chǎn)成本也將進一步降低。在人們的認識加強，產(chǎn)品成本降低后，氣凝膠將會比較大規(guī)模的被應(yīng)用在建筑領(lǐng)域?！?/p>
提起中國綠色建材產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟氣凝膠創(chuàng)新應(yīng)用推進中心，倪星元表示對其很是看好。他說：“這將是一個很好的組織機構(gòu)，希望可以在氣凝膠在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用的宣傳推廣上起到非常重要的作用，努力把科研機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)、應(yīng)用單位組織到一起，共同探索對現(xiàn)有的問題的解決對策，推進氣凝膠在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新?！?/p>
