【轉型進行時】神奇氣凝膠 給轉型加點“料”
【轉型進行時】神奇氣凝膠 給轉型加點“料”
材料產業是戰略性、基礎性產業，也是未來高新技術產業發展的基石和先導，山西將新材料產業確定為加速新舊動能轉換，實現工業轉型升級產業。神奇的氣凝膠這個“料”不只是新材料的“料”，更是為促進山西產業轉型，育苗成林，茁壯成長加的一份養“料”。
獨有特性，在生活中產生很大影響
有人稱它是一團“凍結的藍煙”，也有人叫它“固體空氣”，一種被譽為可以改變世界的神奇材料。它是世界上最輕的固體，10克的量就能鋪滿一個足球場﹔它是世界上密度極小的固體，是迄今為止保溫性能最好的材料。與傳統絕熱材料相比，它用更輕的質量、更小的體積達到更好的隔熱效果，在航空航天、隔音降噪、節能環保等領域大有可為。
太原理工大學無機非金屬材料系主任苗洋介紹，它的名字叫氣凝膠，經過特殊的干燥工藝，把內部的溶劑替換后就能生出孔隙率高、密度低的新材料。在華陽新材料科技集團氣凝膠科創城研發中心研究院院長胡博的眼裡，萬物皆可氣凝膠，氣凝膠是一種結構，它的微觀結構就類似於鳥巢，二氧化硅顆粒支撐起骨架，中間充盈空氣，正是這樣特殊的結構，氣凝膠在熱學、光學、聲學、電學、催化、吸附等領域有了特殊的性質。
記者手拿丁烷噴槍，感受噴射而出800攝氏度的火焰炙烤氈板的過程。高溫后，氈板背面仍保持常溫。為什麼會有這種效果呢？得益於氈板中添加了一層氣凝膠材料。除此以外，高層建筑的外牆保溫、消防員穿的消防服和避火服，有了氣凝膠材料加持，熱防護性能足足提升三倍。
最近，華陽集團的零能耗小屋頻頻亮相媒體，起到保溫作用的正是氣凝膠牆板夾心層。小屋無需外接電源，就能保証屋內恆溫，完全實現了零能耗。由於氣凝膠特有的物理特性，它的功能應用可能遠遠不止於隔熱保溫，它的應用領域越來越廣。比如，給儲氫電池加大容量、為航天飛行器減重。日常生活中住宅樓房使用氣凝膠材料后，大約2毫米的氣凝膠材料的厚度就能代替原來5到8厘米的外牆保溫材料，大大減輕樓房負擔。
當前，氣凝膠產業已經成為新材料產業領域爭相競逐的產業高地。浙江大學高分子科學與工程學系教授高超介紹，上世紀美國首次制備出氣凝膠。由於工藝復雜及成本太高，只是被應用到少數的宇航服、太空服裝幾個尖端領域。2013年左右，由於中國加入，氣凝膠算是真正地發展起來，它的產業化進程真正開始。目前來看，氣凝膠是學術界、工業界關注的熱門話題，2019年我國氣凝膠制品的市場規模達到14億元，預計到2029年，規模將達到30億元，中國作為新興經濟體，它的增長也可能是指數性的，氣凝膠市場的規模將更加廣闊。
山西建立亞洲最大生產基地，打造產業集聚區
我國生產氣凝膠主要包括碳氣凝膠、有機聚合物氣凝膠以及氧化硅氣凝膠、硅鋁氣凝膠等，價格已經從百萬元每噸下降到萬元每噸，這體現出我國在這個行業趕超發展所帶來的影響。
在這個行業的趕超者當中，我們看到了我省企業華陽集團的身影。華陽集團前身陽煤集團以煤炭為主業，但目前華陽集團已經建起了亞洲最大的氣凝膠生產基地。從煤炭企業到世界最先進的新材料產業企業，如何邁出這第一步？胡博說，新材料產業是戰略性、基礎性產業，也是未來高新技術產業發展的基石和先導。按照省委推動高質量轉型發展的戰略要求，華陽集團立足研發尾部，量產首部，發展新材料產業，由此開展氣凝膠新材料應用研究，成立氣凝膠科創城研發中心這一高端科技創新平台﹔企業設立了陽泉、北京、深圳三個研發基地，近期還計劃在杭州、太原設立新材料聯合研究院，在上海和廣州設立了聯合研究室﹔聘請清華大學、北京大學、浙江大學、東華大學、武漢大學、深圳大學等國內知名院校學術帶頭人共同開發氣凝膠新產品。
前不久，記者走進華陽集團在上海和深圳兩地的研發基地，在引領和支持著華陽集團不斷前行的研發基地裡有什麼新動向？“新材料”是東華大學的頭部學科、王牌學科。2018年，東華大學制備出了世界首創的柔性陶瓷納米纖維氣凝膠，徹底顛覆了傳統氣凝膠的“硬漢”形態。這款新材料拿在手裡又輕又軟，輕輕觸碰，就像要騰空而起。東華大學丁彬教授向記者介紹：“傳統氣凝膠材料用在飛機上，飛行時帶來的震動會把表面材料震碎，失去了隔熱性能，非常危險。換成彈性陶瓷纖維氣凝膠后，新材料具有非常好的彈性，飛機震動后仍保持完整形態，持續為飛機隔熱。纖維氣凝膠和羽絨材料相比，保暖效果更好。”
在深圳大學，徐堅教授及其團隊制備的聚?亞胺納米纖維氣凝膠具有超強的韌性。徐堅教授認為：“料要成材、材要成器、器要好用，這個是我們發展的一個目標。我們從一開始在這個設計上就非常明確，以需求為牽引、以市場應用場景為目標，來設計課題。我們希望經過三到五年的努力，把氣凝膠這個產品能夠推向市場、推向應用、產生經濟效益。”
與能人攜手，與巨人同行，開發新產品
如何利用好浙江大學的學科優勢，來助力山西氣凝膠新材料產業的發展？高超給出建議，把企業、高校和轉化平台的優勢融會貫通起來。華陽集團有市場和制造的優勢﹔華陽集團科創城是以氣凝膠核心材料為主的產業園，有轉化、孵化和培育的優勢﹔浙江大學、東華大學、太原理工大學等高校有人才和智力的優勢，也有原創技術的優勢。這樣三方面強強聯合，一是可以把現有的硅基氣凝膠技術不斷深入，應用方向不斷拓展﹔二是可以開發新的氣凝膠品種，比如鋁基、陶瓷基、石墨烯基氣凝膠等，為氣凝膠全生態鏈和產業集群打下堅實的基礎。下一步，將以項目、股權投資等多種合作方式，圍繞節能建筑、綠色建材、石墨烯等新材料以及科創城園區企業需要解決的核心技術難題和新產品開發，通過產學研合作，協同高效推進，聚集優勢資源，助力山西打造新材料科創高地和新產業高地。
華陽集團前身是一家以煤炭為主營業務的企業，高大上的研發創新是怎樣和傳統企業結合到一起的呢？在這裡要給大家介紹一個新名詞：“PPT”，一種產學研結合向高端攀升的新模式。
第一個“P”就是Paper，它翻譯成中文就是紙張，但是它還有另外一個解釋，就是重大原始創新﹔第二個“P”是指Patent，就是指顛覆性的技術，最后這個“T”是Transformation，它指的就是技術轉化。這並不是普通的產學研結合，而是直接對接研發前沿，對接顛覆性領域的一個趕超模式。
氣凝膠產業正是圍繞著“PPT”，也就是實現了重大的原始創新以及顛覆性的技術，並且實現了技術成果的轉化。苗洋說，近年來，我省圍繞著新、特、高、專、精、尖的目標，實施產業能力提升、延鏈補鏈招商、產品應用保障三大措施。這種模式對於我省新材料發展來說是必經之路，隻有通過產學研相結合，通過高校與企業相結合，才能讓新材料產業實現落地生根，發展壯大。胡博認為，創建氣凝膠科創城以后，通過與行業領域的高端人才、研發團隊共同建立科研平台，華陽集團就把這些科研前沿成果和技術掌握在了自己手裡，這樣就實現了“PPT”的前兩個“P”，也就有了實現“T”技術轉化的基礎。
當前，全國各地都在加緊布局新材料產業，搶佔先機、謀求突破。山西如何在氣凝膠領域率先突破，努力把新材料產業打造成轉型發展的支柱產業？國家建筑材料測試中心副主任蔣荃認為，山西省布局新材料產業抓住了歷史的最佳契機，我國到2030年要實現碳達峰，到2060年要實現碳中和。建材是國民經濟的重要支柱產業，也是高碳產業，在政策的引導下，綠色低碳的新材料必然得到巨大發展。
本欄目內容源自山西衛視“轉型進行時”
本報記者沈佳
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