湖南長沙寧鄉(xiāng)縣高新區(qū)，湖南上懿豐新材料有限公司。11月2日，國內(nèi)首條規(guī)模化氣凝膠玻璃生產(chǎn)線在這里正式啟動，它能造出的最大透明氣凝膠玻璃的尺寸是1.3米×0.8米。

　　這是一次“試水”。中南大學材料科學與工程學院盧斌博士介紹說，目前這一生產(chǎn)線的產(chǎn)能主要是為了引導和培育市場而建設(shè)，隨著市場培育的深入以及國家建筑節(jié)能標準的不斷提高，預計兩三年內(nèi)，市場需求將會得到一定發(fā)展，尤其是在公共建筑以及既有建筑節(jié)能改造領(lǐng)域，屆時公司的大規(guī)模生產(chǎn)線將竣工投產(chǎn)。

　　高端透明氣凝膠的產(chǎn)業(yè)化

　　二氧化硅氣凝膠又被稱作“藍煙”、“固體煙”，是目前已知的最輕的固體材料，也是迄今為止保溫性能最好的材料。

　　1931年，美國Steven.S.Kistler博士無意中發(fā)明了這種物質(zhì)，稱之為“冷凍煙霧”。它是將硅膠中的水提取出來，然后用諸如二氧化碳之類的氣體取代水的方法制成。

　　早期的氣凝膠非常易碎和昂貴，所以主要在實驗室里使用，直到上世紀60年代才重新引起人們的興趣。到了70年代末、80年代初，經(jīng)過法國科學家Feichner以及美國勞倫茲伯克利國家實驗室的Arlon Hunt等人的不懈努力，氣凝膠才獲得了極大的發(fā)展，在90年代成為全球的研究熱點。

　　進入21世紀，美國航空航天管理局下屬的Aspen公司率先開始低端氣凝膠產(chǎn)業(yè)化，隨后，我國也相繼開始低端氣凝膠產(chǎn)業(yè)化，但高端透明氣凝膠均未產(chǎn)業(yè)化。

　　進入2012年，我國掀起第二次世界氣凝膠產(chǎn)業(yè)化熱潮。不過，長久以來，我國在氣凝膠研究和開發(fā)主要集中在附加值較高的航空航天、醫(yī)藥等方面，眾多領(lǐng)域仍屬空白。國內(nèi)主要集中在同濟大學、國防科技大學、北京科技大學、哈爾濱工業(yè)大學、南京工業(yè)大學、浙江大學、中南大學、紹興納諾高科股份有限公司、廣東埃力生高新科技有限公司等。

　　歐盟在2010年發(fā)布的一份氣凝膠專題報告中預測：到2050年，氣凝膠產(chǎn)品會像今天的塑料一樣應(yīng)用廣泛。

　　開拓新應(yīng)用領(lǐng)域、開發(fā)低成本生產(chǎn)制備術(shù)是氣凝膠研究者們一直在努力的方向。盧斌博士創(chuàng)新團隊多年來也一直潛心于此。

　　經(jīng)過千百次的實驗和失敗，從最初的實驗室材料成果，盧斌所帶領(lǐng)的團隊突破并掌握了高端透明氣凝膠核心技術(shù)體系，逐漸開發(fā)出新型透明氣凝膠材料。2013年9月16日，該成果經(jīng)湖南省科技廳組織專家評審鑒定，認為該項技術(shù)“居國際領(lǐng)先水平”，具備產(chǎn)業(yè)化條件。其中擁有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)核心技術(shù)主要包括：高端透明絕熱氣凝膠新材料技術(shù)、快速超臨界干燥工藝、大尺寸完整透明氣凝膠生產(chǎn)工藝。

　　此后的兩年里，盧斌帶領(lǐng)的團隊將工作重心放在建立完整的的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線上。

　　“首先要解決的是工藝設(shè)備問題，由于大部分設(shè)備都屬于非標設(shè)備，要解決從無到有的問題；其次，為了解決氣凝膠本質(zhì)易碎以及產(chǎn)品形狀的問題，還需重新調(diào)整工藝；另外，需要進一步更新高端氣凝膠新材料的低成本制備技術(shù)，使氣凝膠玻璃制品在市場推行上更具優(yōu)勢。”盧斌向中國建材報記者表示。

　　經(jīng)過近兩年的科技成果產(chǎn)業(yè)化孵化，盧斌博士創(chuàng)新團隊成功解決了從生產(chǎn)工藝到設(shè)備的大量工程化問題、生產(chǎn)效率與成品率問題，成功開發(fā)出了第一代氣凝膠節(jié)能玻璃。

　　性能卓越的氣凝膠玻璃

　　兩片玻璃，中間夾填氣凝膠，這樣的“三明治”就是氣凝膠玻璃。它是基于中空玻璃又高于中空玻璃的新產(chǎn)品。

　　由于氣凝膠既具有絕熱特性，又具有吸聲特性，且具有透光性，因此氣凝膠玻璃的絕熱效果比普通的雙層玻璃高幾倍，且具有降噪效果。

　　“最低U值能達到0.5W/（m2·K）,采光性能在75%以上，隔音降噪、抗風壓性能好，顯著降低冷熱自爆隱患，無結(jié)露，具有卓越的防火、吸熱性能，且薄、輕、節(jié)省其他材料，壽命長。”盧斌總結(jié)出氣凝膠玻璃的一連串性能。

　　隨著我國建筑節(jié)能標準的不斷提高，門窗節(jié)能效果越來越受重視。目前來看，我國建筑提高門窗節(jié)能效果的方式主要靠降低窗墻比和采用多層中空、真空玻璃等方法，前者雖可以起到節(jié)能效果，但在一定程度上降低了室內(nèi)采光舒適度，增加了室內(nèi)照明能耗；后一種方法則會增加玻璃窗的重量或有安全性能和使用壽命的擔憂。

　　中空玻璃通過增加玻璃厚度、填充惰性氣體、多腔體技術(shù)、低輻射涂層等技術(shù)實現(xiàn)保溫，而氣凝膠玻璃則通過材料自身極低的導熱系數(shù)和厚度實現(xiàn)。由于氣凝膠的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對熱輻射具有“無窮隔熱板效應(yīng)”，可通過增加氣凝膠的厚度來降低氣凝膠玻璃的傳熱系數(shù)，如厚度為20mm的氣凝膠玻璃的U值可低于0.5W/（m2·K）。

　　“相對于其他種類節(jié)能玻璃而言，氣凝膠玻璃實現(xiàn)了建筑節(jié)能與舒適、環(huán)境方面三者平衡。通過氣凝膠玻璃冬季、夏季保溫性能模擬試驗可以看出，與單片玻璃、中空玻璃、Low-E玻璃等對比，氣凝膠玻璃的保溫性能是比較強的。”盧斌介紹說。

　　以丹麥的一座獨棟別墅為例，在丹麥現(xiàn)行建筑節(jié)能標準下，三層充氬氣玻璃的U值是0.6W/（m2·K），g值是0.46；而使用氣凝膠玻璃后，U值降至0.5W/（m2·K），g值是0.75。

　　在歐盟現(xiàn)行建筑節(jié)能標準下，這棟別墅如使用三層充氬氣玻璃，供暖需求量是6220千瓦/年，而使用氣凝膠玻璃的供暖需求量是5040千瓦/年，降低19%；如采用德國被動房標準建設(shè)，三層氬氣玻璃的供暖需求量為2070千瓦/年，氣凝膠玻璃為1380千瓦/年，下降34%。

　　如果將氣凝膠玻璃用于高層建筑取代一般幕墻玻璃，將大大減輕建筑物自重，并能起到防火作用。

　　目前，上懿豐新材料公司針對不同用途開發(fā)出兩種氣凝膠玻璃產(chǎn)品：一是采光玻璃，二是透明玻璃。

　　盧斌認為，隨著我國建筑節(jié)能標準的不斷提高，現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品遇到極大挑戰(zhàn)，使用新材料勢在必行。根據(jù)節(jié)能玻璃在國內(nèi)外發(fā)展情況來看，第一代為單腔中空玻璃，第二代為涂層+中空玻璃（含多腔中空玻璃），第三代是真空玻璃，而氣凝膠玻璃極有可能成為第四代節(jié)能玻璃。

　　性價比需提高 標準待建立

　　由于氣凝膠具有優(yōu)異的保溫隔熱和透光性能以及耐高溫、隔音減震等良好性能，氣凝膠玻璃在建筑節(jié)能應(yīng)用上具有獨特的優(yōu)勢和廣闊的前景。

　　據(jù)了解，我國每年城鄉(xiāng)新建建筑在15億平方米左右，北方采暖地區(qū)有10多億平方米非節(jié)能建筑需要進行節(jié)能改造，夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)有30多億平方米高能耗建筑需要進行節(jié)能改造。

　　“這總共55億平方米建筑的外窗面積大約是18億平方米，如果每平方米氣凝膠玻璃按2000元計價，可形成36000億元的市場需求。”住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心副總工程師、教授級高工屈宏樂極為看好氣凝膠玻璃的應(yīng)用前景，“應(yīng)用氣凝膠玻璃后每平方米建筑面積節(jié)能量保守按5kg標煤計算，每年可節(jié)約能源2750萬噸標煤。”

　　此外，在屈宏樂看來，因為氣凝膠可以緩沖和吸收爆炸沖擊波，人員密集的機場、車站、碼頭的候機樓、候車室、候船廳等特殊場所的窗戶玻璃可以首先使用氣凝膠節(jié)能玻璃，這樣可以從根本上減輕或消解自然或人為損害。

　　不過，盧斌博士深知，由于氣凝膠玻璃在國際上都屬于新產(chǎn)品，它在國內(nèi)還沒有開始應(yīng)用，因此氣凝膠玻璃新制品在以下方面還需繼續(xù)突破：首先是提高產(chǎn)品性價比。公司將著力解決生產(chǎn)成本問題，即需要通過擴大產(chǎn)能途徑，實現(xiàn)規(guī)模化效應(yīng)，擴大成本優(yōu)勢；其次是產(chǎn)品標準問題。應(yīng)加快建立氣凝膠玻璃相關(guān)國家、行業(yè)或地方標準，以及應(yīng)用技術(shù)規(guī)程與建筑構(gòu)造圖集。

　　“有標準下游客戶才能放心使用，產(chǎn)品才能廣泛使用。”盧斌說，為更好推廣氣凝膠玻璃，上懿豐公司除了不斷研發(fā)、提高設(shè)備與工藝的生產(chǎn)效率以及降低成本外，還將努力獲得國家相關(guān)政策的支持，編制氣凝膠玻璃產(chǎn)品的國家、行業(yè)或地方等相關(guān)標準，抓好示范工程建設(shè)，建設(shè)大規(guī)模化生產(chǎn)線，組建由設(shè)計、玻璃生產(chǎn)企業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的戰(zhàn)略聯(lián)盟。