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伊希斌拿著一張薄薄的片狀材料，這邊用上千度的火焰噴射，那邊甚至可用手觸摸?！斑@是我們的高性能氣凝膠復(fù)合材料?！饼R魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）（以下簡稱“齊魯工大”）材料科學(xué)與工程學(xué)部氣凝膠材料創(chuàng)新團隊負責(zé)人伊希斌說，超級絕熱是該材料展現(xiàn)出的神奇性能之一。

經(jīng)過近15年研發(fā)，伊希斌帶領(lǐng)團隊完成了“基礎(chǔ)研究—配方實驗—性能測試—產(chǎn)品定型—實際場景—產(chǎn)業(yè)放大”的全鏈條攻關(guān)。中國工程院院士張聯(lián)盟表示，上述成果總體達到了國際先進水平，其中兩項關(guān)鍵技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。

近日，在山東高校好成果發(fā)布活動上，伊希斌團隊與企業(yè)簽約，上述新成果將通過新建生產(chǎn)線的形式走向更大的市場。

神奇材料的“三把刷子”

伊希斌的實驗室里不缺各種類別的氣凝膠。這種外表呈淺藍色固體狀，內(nèi)部含有豐富納米孔隙，被譽為“世界上密度最小的固體”，甚至可以漂在水里。

“它的導(dǎo)熱性僅為普通玻璃的1/39，更具備高剛性、超彈性、高彎曲柔性、抗沖擊性?！币料１笳f。但在伊希斌的實驗室里，氣凝膠更多地藏身在其特有產(chǎn)品中，比如特種車輛上的隔音隔熱板，更加輕薄卻保溫性能突出的建筑材料，高能量密度的天然氣吸附存儲裝備等。

“總體而言，這個成果有三大創(chuàng)新點?！币料１蟊硎荆暗募儦饽z就像一塊酥脆的納米海綿，一碰易碎，高溫下也不耐用；他們“給納米海綿加上了鋼筋”，這樣的新材料可耐1400℃的烈火考驗，強度也提升了6倍以上。

伊希斌團隊核心成員劉思佳博士將第二個創(chuàng)新點比作“快速又精準(zhǔn)的定制烘干法”?！皻饽z傳統(tǒng)制作方法像‘慢火烘培’，耗時長、成本高。”劉思佳表示，我們的新工藝相當(dāng)于一臺“智能速干機”，實現(xiàn)了在特定條件下快速完成干燥，把生產(chǎn)周期從3天縮短到14小時，成品率高達99%。

第三個創(chuàng)新點則與應(yīng)用有關(guān)。該團隊核心成員張晶副研究員說，他們建立了一個模型，相當(dāng)于寫了本氣凝膠“求職手冊”，可根據(jù)不同場景來定制其性能。于是，它成功“入職”各種領(lǐng)域：在航天器上充當(dāng)輕薄可靠的“隔熱服”；包裹輸油管道，成為節(jié)能高效的“保溫被”；甚至用在儲能電池里，充當(dāng)防止熱失控的“安全衛(wèi)士”……

“在世界層面，我們首次自然‘種植’出納米纖維來從內(nèi)部增強氣凝膠，相當(dāng)于給其加入了‘內(nèi)置鋼筋’，這項技術(shù)是國際同行沒能實現(xiàn)的?！币料１笳f，在國內(nèi)，我們率先實現(xiàn)了氣凝膠微觀結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控，就像“高級裁縫”一樣，精密制造出最大2.5米、誤差小于半毫米的復(fù)雜異形件，解決了“做不精”的產(chǎn)業(yè)難題。

“正是團隊有了這‘三把刷子’，才能夠一一化解企業(yè)難題?！饼R魯工大材料學(xué)部主任郝霄鵬說，校（院）加強有組織科研，圍繞成果“轉(zhuǎn)得快”“轉(zhuǎn)得準(zhǔn)”“轉(zhuǎn)得好”，特別支持團隊把技術(shù)推出去，所以團隊一頭扎進企業(yè)里，根據(jù)生產(chǎn)線和市場實際需求來改進技術(shù)，跟工程師們擼起袖子一起干，這才把紙面成果變成了有用產(chǎn)品。

破解三大難題 實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化

尖端材料研發(fā)從來不容易，早在基礎(chǔ)研究階段，伊希斌團隊就“吃盡苦頭”。

伊希斌團隊成員劉曉嬋說，在基礎(chǔ)研究環(huán)節(jié)，整支團隊如同“大海撈針”，嘗試了成千上萬種不同的化學(xué)配方和工藝條件，反復(fù)調(diào)整“溶膠”這個初始材料的反應(yīng)過程，摸索如何讓這些“納米磚塊”長得更均勻、結(jié)合得更牢固?！笆∈羌页１泔?，一個微小的參數(shù)變化，就可能導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)坍塌，前功盡棄?！眲詪日f。

“這個技術(shù)到底難在哪？”伊希斌打了個比方：這就像試圖在松軟的豆腐腦內(nèi)部憑空編織出一張堅固的納米鐵絲網(wǎng)，而且這張網(wǎng)還必須長得均勻，不能把豆腐腦的結(jié)構(gòu)撐破。傳統(tǒng)的辦法是把“鐵絲”從外面塞進去，結(jié)果往往是一團糟。該團隊換了個思路，讓“鐵絲”自己從豆腐腦里長出來。

“我們發(fā)明的‘原位增強’技術(shù)，就相當(dāng)于找到了神奇的‘種子’和‘養(yǎng)料’，精確控制反應(yīng)條件，讓納米晶須像竹子的根須一樣，在材料內(nèi)部自然生長、蔓延，與基體完美融合?！币料１笳f。

在世界范圍內(nèi)，氣凝膠產(chǎn)業(yè)化面臨著三大難題：一是“身子脆”，即材料強度低、高溫下易粉化；二是“做得慢”，傳統(tǒng)干燥工藝耗時長達3天且成品率低；三是“用不起”，成本高昂且難以加工復(fù)雜部件。但在“雙碳”目標(biāo)和國家高質(zhì)量發(fā)展的需求背景下，這些問題在業(yè)內(nèi)專家齊心協(xié)力合作下也逐步解決。氣凝膠材料發(fā)展?jié)摿薮?，?yīng)用廣泛，也是“改變世界的十大超材料之首”。

眼下，新材料已經(jīng)進入加速推廣階段，甚至走向了海外。應(yīng)用了上述新材料后，美國能流公司給出評價：“我們?nèi)虻膬δ芄穸加蒙狭嗽谥袊ㄖ频摹咨姵馗魺崞ＫP(guān)鍵時刻能阻斷電池?zé)崾Э?，極大提升了我們儲能系統(tǒng)的安全性，是產(chǎn)品的‘保險絲’?！?/p>

（受訪者供圖）