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孔明®气凝胶,让“防火”和“节能”兼得

科学界一直对气凝胶材料寄予厚望,称其为能够改变世界的神奇材料,将其列为21世纪的十大新型材料之一,这是因为,气凝胶是可以让“消防安全”与“节能减排”兼得的超级绝热材料。

绝热材料是指能阻滞热流传递的材料,又称热绝缘材料。

因为绝热材料可以满足建筑、车体等空间或热工设备对热环境的要求,同时又减少了散热损失、节约了能源,所以,有些国家已经将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的“第五大能源”。

按照材料成分来区分,传统绝热材料可分为两类:无机绝热材料和有机绝热材料。

无机绝热材料曾经风光一时。十几年前,中国的绝热材料市场一直以珍珠岩、岩棉类为主,当时,珍珠岩厂如雨后春笋般出现在全国各地。但是,无机绝热材料在常温下的导热系数一般在0.040W/(m·K)以上,这就意味着其绝热性能较差,导致消耗更多的能源。

而且,无机绝热材料还存在施工环节问题较大、材料自身强度低、高吸水率等问题,因此逐渐地失去了大部分市场。

有机绝热材料便乘势而起,成为了绝热材料的主流——有统计数据表明,在当前中国的建筑中,有90%以上都采用了有机绝热材料作为外墙的保温材料。

但是,几乎所有的有机绝热材料都存在一个致命的问题:易燃。比如聚苯板和挤塑板,遇明火即开始燃烧,还会形成融滴,而聚氨酯材料在温度达到一定程度后也难以熄灭,即便添加阻燃剂之后,这些材料仍仅能达到国标GB8624-2012中的B级标准。

更为要命的是,当聚氨酯泡沫材料着火时,还会释放出大量毒烟,人吸入几口就会死亡。根据对火灾事故中人员伤亡分析,90%以上人员的伤亡,就是由聚氨酯材料在燃烧过程释放出大量烟毒气造成的。

有机材料的这些缺陷,已引发了多宗大型火灾,其中最为著名的就是2008年央视大楼火灾。有专家为此警示:我们正在使用一种“自杀式”的节能方法!

也就是说,传统绝热材料要么绝热性能很差,要么存在重大安全隐患,“消防安全”与“节能环保”如同“鱼”与“熊掌”一样,难以兼得。

气凝胶材料,正是打破这一困局的关键性材料。

气凝胶是一种固体物质形态,是目前已知的最轻的固体材料,极限密度能达到0.12毫克每立方厘米。因其密度极低,内部的空洞是纳米量级的,所以光线经过它时几乎没有散射,就像天空一样看着发蓝,因此,气凝胶也被称作“冻结的烟”或“蓝烟”。

早在1931年,美国科学家Samuel Kistler在太平洋大学通过超临界干燥方法成功制备出二氧化硅气凝胶。但因其制造成本高昂、易碎性,一直被局限在实验室中。

在2001年,美国宇航局组建了一家公司,开启了气凝胶作为超级绝热材料商业化的热潮。

2008年,爱彼爱和新材料有限公司(以下简称:爱彼爱和)董事长田雷及其伙伴敏锐地发现,气凝胶具备众多独特性能,有着极其广阔的应用前景,投入资金进行气凝胶工业化生产的研发工作。

2017年,爱彼爱和拥有自主知识产权的年产能1,000,000㎡气凝胶材料的生产线调试、运行成功。

目前,爱彼爱和生产的孔明®气凝胶材料已广泛应用于建筑、交通、工业管道等各个领域,正在成为我国大力推进节能减排,实现绿色低碳发展的关键材料和重要保障。

孔明®气凝胶的孔径尺寸,低于常压下空气分子平均自由程,因此,在气凝胶孔隙中分子空气近似静止,从而避免了空气对流传热。同时,孔明®气凝胶极低的体积密度及纳米网络结构的弯曲路径,则阻止了气态和固态热传导。另外,孔明®气凝胶趋于“无穷多”的孔壁,可以使热辐射降至最低。

这三方面共同作用,几乎阻断了热传递的所有途径,使得孔明®气凝胶具备了其他材料无法比拟的绝热效果,常温下的导热系数可达到0.015W/(m*K)以下。

同时,孔明®系列产品的主要成分为二氧化硅,天然具备无机材料的不燃性,可达到国标GB8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》的A级不燃标准。

现场试验表明,当遭到在1,000℃的喷枪火焰灼烧时,1CM厚的孔明®改性高热阻绝热毡在47分钟之后才被烧穿。这意味着,当建筑或车辆出现火灾事故时,人员逃生时间可长达半小时之上,这就大幅降低了人员伤亡概率。

而且,孔明®气凝胶材料不含石棉、苯、甲醛等有毒有害物质,所以,即便被火焰吞噬,各款孔明®材料无明火、无熔滴、无毒烟,这也会大幅降低火灾的杀伤力。

爱彼爱和董事长田雷表示,孔明®气凝胶材料有着独特的性能优势和广泛的应用前景,爱彼爱和将以这种先进材料更好地服务社会,更深刻地改变世界,让人们的生活更安全、更环保、更舒适。

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