柴靜的《穹頂之下》引發(fā)了朝野對對霧霾的深切關注，吹響了全社會抗霾總動員的號角。我們每個人都在霧霾的包圍中無處可逃，政府、企業(yè)、家庭、個人，唯有各司其職、各盡其力，才能打贏這場惡戰(zhàn)。作為氣凝膠材料產業(yè)化化的從業(yè)者，在此與大家分享氣凝膠材料在此次抗霾戰(zhàn)役中可能發(fā)揮的作用。
氣凝膠是一種具有納米多孔網絡結構的新型材料，其孔隙率為80～99.8%，孔洞尺寸一般在1～100nm之間，密度變化范圍可達0.12～600kg/m3，其在熱學、光學、電學、化學、力學等方面均顯示出神奇的特性。那么氣凝膠材料是如何與抗霾發(fā)生關系呢？
首先，氣凝膠是目前性能最好的超級絕熱材料。氣凝膠常溫導熱系數可以達0.013w/m·k，隔熱性能是靜止空氣的2倍，傳統(tǒng)玻璃棉等保溫材料的4倍，普通混凝土的100倍。當氣凝膠應用于火力發(fā)電、石油化工等設備和管道的保溫項目中，因保溫材料的厚度僅是傳統(tǒng)保溫材料的四分之一，保溫材料用量大幅減少，保溫材料外表面的散熱面積大幅減少，因而可以起到比傳統(tǒng)材料節(jié)能30~50%的顯著效果。這樣能源的利用率就會得到顯著的提高，就可以減少煤炭燃燒的消耗量，進而減少因煤炭燃燒產生的PM2.5的排放。這對于火力發(fā)電比重較高的西北、華北和冬季需要集中供熱的廣大北方地區(qū)降低霧霾的意義是顯而易見的，在鋼鐵冶金、水泥陶瓷等高能耗行業(yè)的節(jié)能成效自然也是十分的顯著。當氣凝膠材料應用于高鐵動車、輪船、汽車等交通工具的保溫時，不但可以顯著減少空間占用，同樣顯著降低空調等能耗費用，間接為降低PM2.5的排放做貢獻。當氣凝膠材料應用于建筑保溫時，甚至可以實現(xiàn)不需要開空調，冬暖夏涼的“被動房”，能耗幾乎為零。而長期以來建筑能耗占總能耗一直高達30%左右。
其次，氣凝膠還是有巨大應用前景的催化材料。國內霧霾的另一大元兇是汽車尾氣，尾氣的危害程度主要取決于發(fā)動機內燃燒的油品以及尾氣催化裝置。汽油的煉制過程中催化裂化、催化重整是最為重要的核心環(huán)節(jié)。氣凝膠材料具有納米多孔結構，且孔徑可調，比表面積可高達1000~2000m2/g，同時可以選用氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化釩、碳等不同組分，在煉制優(yōu)質汽油和汽車尾氣處理領域有十分巨大的應用前景。
再次，氣凝膠未來還有可能是在儲能領域獲得巨大應用。目前碳氣凝膠和石墨烯氣凝膠在超級電容、鋰離子電池電極等領域正成為氣凝膠的研究熱點，一旦獲得產業(yè)化應用，將有力推動中國新能源的發(fā)展。此外，目前的新能源汽車的電池的保溫也大量使用了氣凝膠材料。
天藍、地綠、水清、人和，這是我們所有人共同的愿望。穹頂之下，氣凝膠能否成為抗霾火藍刀鋒？我們新材料從業(yè)人員，特別是氣凝膠材料從業(yè)人員責無旁貸。
