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纳米二氧化硅气凝胶:高大上技术背后的民用亮点

浏览:88 发布日期:2018-04-10

  [相比传统材料,二氧化硅气凝胶的保温层厚度仅有一半,每公里每年可以节约25万元,颇具经济性]

  在中科院国家纳米中心,《第一财经日报》记者见到这位刚从新疆克拉玛依油田回来的创业者赵峰。讲到新材料在油田开采现场试验,他眉飞色舞,掩饰不住内心的欢喜。

  使用公司与中科院一起开发的他创始的新材料,已经在克拉玛依油田稠油开采运输蒸汽的管道中运用。现场的测试表明,相比传统材料,二氧化硅气凝胶的保温层厚度仅有一半,每公里每年可以节约25万元,颇具经济性。

  之所以用在工业领域,博天子睿公司的创始人赵峰称,工业领域的收益较好,而且国内优质原油资源越来越少,各大油田都在开采稠油。二氧化硅气凝胶的应用领域很广泛,工业管线之外在民用领域也可以大力推广。

  新材料的节能魅力

  所谓稠油,通俗来说是比较黏稠,大多数情况下原始状态是坚硬如石头的存在。开采过程中,需要用高温蒸汽通过井口注入,融化稠油后抽出地面。

  开采所需高温蒸汽由井口附近的锅炉集中产生,然后通过管道运至现场。高温蒸汽在运输过程中要避免降温造成损失,包括经济损失和热量损失。

  传统上,在运输管道上包裹着厚厚的硅酸盐瓦,厚度是二氧化硅气凝胶毡子的两倍。传统材料是瓦状固体,非常笨重,接合处链接不紧密,一般每隔五年就更换一次。新材料更耐用,在绝热性能上也更胜一筹。

  纳米二氧化硅气凝胶并不是新鲜物,国外航空领域早在上世纪30年代起就有应用,但成本居高不下。国内纳米二氧化硅气凝胶技术以前受制于技术和工艺,无法量产。博天子睿和中科院合作推动的技术在保温和超大容量二氧化碳超临界萃取干燥领域实现突破。

  运用这两项技术开出气凝胶保温板和二氧化碳超临界萃取干燥设备,可以推动二氧化硅气凝胶保温板的产业化和规模化生产。目前国产气凝胶刚刚起步,年产量在数百吨,售价40万~70万元/吨,进口价格15万美元/吨。运用新技术的原材料成本仅为国外价格的10%到15%,性价比高。

  气凝胶技术是纳米二氧化硅气凝胶保温技术的基础技术支撑。气凝胶,又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂,使凝胶中液体含量比固体含量少得多,或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体,外表呈固体状,这即为干凝胶,也称为气凝胶。

  气凝胶独特的结构决定了其具有极低的热导率,常温下可以低至0.013W/(m·K),比空气的导热系数还低。

  赵峰对本报记者分析说,这项研究实现的突破,使得新材料制成的保温板,可以在零下40摄氏度到600摄氏度中间绝热性能较好。超临界萃取技术还能用在医药、化妆品等诸多领域。

  新技术应用领域广

  工业领域市场的市场规模正在成长,以克拉玛依稠油开采为例,为稠油开采改造设备投资8亿元,其中近2亿元预算用于管道的保温材料改造。

  赵峰认为,工业领域的保温是新市场,是增量空间,对原有利益链条影响不大,而且工业市场可以证明其材料的先进性。

  对于能源领域要和国企打交道,包括赵峰在内的公司创始人都认为,目前这一新材料领域成本只有国外同类产品的六分之一,性价比较高,可以帮企业真正解决问题,合作前景非常好。

  但对于未来,也希望能和国企合作,共同推广这一项技术。这一新材料应用于民用市场,潜力更加无限。这一领域,博天子睿和合作方中科院希望通过出售工艺包、技术实现量产。

  相应产品可应用于民用的外墙保温,玻璃保温,工业使用的管道保温,特种行业的超高保温绝热领域,军事及航天领域方面的特殊要求绝热保温领域等。

  建筑幕墙是一个巨大的市场,以北京为例,目前有大概1亿平方米建筑面积,折合5000万平方米面积需保温,以每平方米180元的成本计算,就是90亿元的市场空间。

  绝热和防火相关,采用新材料的保温材料可以有效防止火灾,提高建筑节能效率。频频出现的大型建筑火灾可以有效防止。

  建筑节能分散,改造涉及部门众多,但本报记者了解,即使如此,建筑用能占到总体能源消耗40%~50%的情况,依然吸引众多企业参与。不过,建筑节能领域的产品也非常分散。打开市场不是只靠技术出众,需要多方面支持。