气凝胶能否成为抗霾火蓝刀锋

       柴静的《穹顶之下》引发了朝野对对雾霾的深切关注，吹响了全社会抗霾总动员的号角。我们每个人都在雾霾的包围中无处可逃，政府、企业、家庭、个人，唯有各司其职、各尽其力，才能打赢这场恶战。作为气凝胶材料产业化化的从业者，在此与大家分享气凝胶材料在此次抗霾战役中可能发挥的作用。

       气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构的新型材料，其孔隙率为80～99.8%，孔洞尺寸一般在1～100nm之间，密度变化范围可达0.12～600kg/m3，其在热学、光学、电学、化学、力学等方面均显示出神奇的特性。那么气凝胶材料是如何与抗霾发生关系呢？

       首先，气凝胶是目前性能最好的超级绝热材料。气凝胶常温导热系数可以达0.013w/m·k，隔热性能是静止空气的2倍，传统玻璃棉等保温材料的4倍，普通混凝土的100倍。当气凝胶应用于火力发电、石油化工等设备和管道的保温项目中，因保温材料的厚度仅是传统保温材料的四分之一，保温材料用量大幅减少，保温材料外表面的散热面积大幅减少，因而可以起到比传统材料节能30~50%的显著效果。这样能源的利用率就会得到显著的提高，就可以减少煤炭燃烧的消耗量，进而减少因煤炭燃烧产生的PM2.5的排放。这对于火力发电比重较高的西北、华北和冬季需要集中供热的广大北方地区降低雾霾的意义是显而易见的，在钢铁冶金、水泥陶瓷等高能耗行业的节能成效自然也是十分的显著。当气凝胶材料应用于高铁动车、轮船、汽车等交通工具的保温时，不但可以显著减少空间占用，同样显著降低空调等能耗费用，间接为降低PM2.5的排放做贡献。当气凝胶材料应用于建筑保温时，甚至可以实现不需要开空调，冬暖夏凉的“被动房”，能耗几乎为零。而长期以来建筑能耗占总能耗一直高达30%左右。  

       其次，气凝胶还是有巨大应用前景的催化材料。国内雾霾的另一大元凶是汽车尾气，尾气的危害程度主要取决于发动机内燃烧的油品以及尾气催化装置。汽油的炼制过程中催化裂化、催化重整是最为重要的核心环节。气凝胶材料具有纳米多孔结构，且孔径可调，比表面积可高达1000~2000m2/g，同时可以选用氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钒、碳等不同组分，在炼制优质汽油和汽车尾气处理领域有十分巨大的应用前景。

       再次，气凝胶未来还有可能是在储能领域获得巨大应用。目前碳气凝胶和石墨烯气凝胶在超级电容、锂离子电池电极等领域正成为气凝胶的研究热点，一旦获得产业化应用，将有力推动中国新能源的发展。此外，目前的新能源汽车的电池的保温也大量使用了气凝胶材料。

       天蓝、地绿、水清、人和，这是我们所有人共同的愿望。穹顶之下，气凝胶能否成为抗霾火蓝刀锋？我们新材料从业人员，特别是气凝胶材料从业人员责无旁贷。