大顯身手新材料——愛彼愛和新材料有限公司探索氣凝膠研發(fā)紀實

愛彼愛和新材料有限公司技術人員在實驗室工作? ?（資料圖片）

將一塊“玻璃”放在剛剛摘下的稗子草上，草沒有發(fā)生任何變化，莖稈依然挺直；把一片“毛氈”置于火焰上，沒有任何損壞，用手觸摸其背面也感受不到熱度。

“這些都是氣凝膠制成的產品。氣凝膠是世界上已知最輕固體，最低密度比空氣還要低，阻燃性是其被廣泛應用的一項特性。”愛彼愛和新材料有限公司（以下簡稱“愛彼愛和”）總經理助理徐向旭告訴記者。

站在新賽道上，只有盡快實現(xiàn)技術突破，才能占得先機。技術團隊經過深入市場調研后，著手系統(tǒng)開發(fā)氣凝膠生產技術。沒有可以借鑒的經驗，從生產設備制造到工藝流程開發(fā)再到產品成型，技術研發(fā)都是從零開始。

“每個參數的變動，一點點誤差的出現(xiàn)，都會導致失敗。”徐向旭說，技術團隊加大研發(fā)投入，與大學相關領域專家開展合作，通過不斷試驗、驗證，攻克一個個難題，取得重大技術突破。

從實驗室到生產線，仍然有很長的路要走。溶膠、凝膠、固化、陳化、干燥……氣凝膠生產的每一個環(huán)節(jié)，都是一座需要翻越的高山。從最初產品合格率“不能看”到生產線逐步運行成熟，愛彼愛和一步一個腳印踏實前行。

“最初，國內涉足氣凝膠行業(yè)的企業(yè)僅有幾家，產品大多以‘保溫氈’為主，主要應用于工業(yè)領域?！毙煜蛐裾f，氣凝膠是優(yōu)良的絕熱節(jié)能材料，既輕薄又節(jié)能，因此工業(yè)管道節(jié)能也是公司成立之初主要的目標市場。

在河北滄州臨港經濟技術開發(fā)區(qū)，長度達60多公里的工業(yè)蒸汽管廊上有一個特殊的“試驗段”，占管廊總長度的30%左右。這一段管道被愛彼愛和生產的氣凝膠材料包裹，與其他采用傳統(tǒng)材料的管道相比，明顯“苗條”很多，工人在管道表面行走也不會產生形變。

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“我們例行巡查時，發(fā)現(xiàn)有幾段管道熱損嚴重，究其原因是按照傳統(tǒng)保溫層包裹的管線表面溫度接近190攝氏度，長時間的高溫損壞了保溫層。應用愛彼愛和生產的氣凝膠材料進行節(jié)能改造后，外保溫表面溫度不高于35攝氏度，每年減少中壓蒸汽損失3萬至5萬噸，節(jié)約標準煤近1.5萬噸?！必撠煿艿肋\行的興化熱力公司副總經理戴海峰告訴記者。

“經過多年市場驗證，公司生產的氣凝膠絕熱氈結構穩(wěn)定，比傳統(tǒng)材料節(jié)能40%以上，并且能夠有效防止保溫層下銹蝕，延長管道使用壽命。”徐向旭說。

如今，愛彼愛和研發(fā)領域涵蓋了從制備氣凝膠的原輔料、工藝、設備，到產品終端的工程應用等氣凝膠全產業(yè)鏈，擁有52項國家專利。

隨著公司的快速發(fā)展，愛彼愛和在持續(xù)推進工業(yè)管道節(jié)能相關產品迭代升級的同時，重點推動氣凝膠防火隔熱產品在電動客車中的應用，成為較早進軍新能源領域的氣凝膠生產企業(yè)。

阻隔熱失控電池模組間的熱量傳遞，對防止電動車起火、爭取乘客有效逃生時間至關重要。愛彼愛和敏銳捕捉到這一市場需求，專門研發(fā)了車用氣凝膠防火隔熱產品，將電動客車電池倉與乘員倉進行隔離，最大限度保證司乘人員安全。

為了進一步提升氣凝膠材料隔熱效果、解決電池防火安全問題，愛彼愛和與一家世界動力電池龍頭企業(yè)共同組建技術攻關小組，研發(fā)氣凝膠動力電池隔熱管理系統(tǒng)。他們發(fā)揮氣凝膠導熱系數低的性能，通過幾毫米厚度的氣凝膠隔熱墊阻隔熱量向電池組相鄰的電芯傳遞，避免新能源動力電池電芯熱失控可能帶來的后果。

“因具備良好的壓縮性能，氣凝膠動力電池隔熱墊還可作為電芯間的緩沖材料，適應電芯在充放電過程中的膨脹和收縮變化，保持和提升電池性能?！碧锢渍f。2022年，愛彼愛和氣凝膠隔熱墊供貨量近億片，銷售額超3億元。

在不斷實踐中，愛彼愛和針對新能源動力電池特點設計了一套立體式防火隔熱解決方案，通過氣凝膠隔熱墊、氣凝膠防火毯、防護涂料、防火絕緣復合帶、氣凝膠泡棉等系列產品，可構建起電芯、模組、PACK及整車級別的立體式防火隔熱系統(tǒng)，有效阻隔熱擴散，延緩火勢蔓延，為新能源汽車保駕護航。

“盡管已有不少成果得到應用，但氣凝膠產品還可以應用于更豐富的場景。”在田雷看來，氣凝膠已經到了“飛入尋常百姓家”的時候。

建筑領域是氣凝膠應用的一片廣闊藍海。作為目前重量最輕、導熱系數最低的固態(tài)材料，氣凝膠在建筑外墻保溫、降低建筑能耗等方面有著獨特優(yōu)勢。

“當保溫做到極致，人們就可以在建筑內享有四季皆春的舒適環(huán)境，對空調、暖氣的使用會大幅降低，建筑領域的超低能耗也會逐步實現(xiàn)?！睈郾藧酆褪袌隹偙O(jiān)董海兵說，要實現(xiàn)這個目標，相比傳統(tǒng)保溫材料，氣凝膠相關產品不僅厚度大幅縮減，可以防火、防潮，而且性能穩(wěn)定，基本無需更換，即便拆卸后也可重復使用，避免固廢處理之憂。

“氣凝膠產品走向市場的主要阻礙還是成本偏高。不斷降低生產成本，將其應用到更多更普通的生產生活領域，是氣凝膠生產企業(yè)不得不面對的一場科研‘馬拉松’。”董海兵說，愛彼愛和正在努力實踐，將氣凝膠材料與傳統(tǒng)保溫材料復合，在降低成本的同時，保持較高性能。

目前，愛彼愛和的氣凝膠制品已在部分高端建筑、膜結構建筑中應用；公司發(fā)起和參與編制的《氣凝膠中空玻璃》建材行業(yè)標準已于今年4月1日起實施。

“我們將以創(chuàng)新驅動為核心，穩(wěn)健有序拓展新能源、工業(yè)節(jié)能、建筑節(jié)能、吸附過濾、電子通信、船舶、航空等市場，向發(fā)展成為全球化氣凝膠企業(yè)的目標持續(xù)努力?！碧锢渍f。

來源：中國經濟網-《經濟日報》

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