——訪美國德克薩斯大學達拉斯分校教授魯紅兵
氣凝膠對于普通百姓來說還是一個較為陌生的詞匯，但是國際材料以及科學領域對它卻是情有獨鐘，這種被譽為“革命性的新材料”總是能給人帶來驚喜。氣凝膠是目前已知的世界上最輕、保溫性能最好的固體材料，具有超輕質、極低熱導率、高熱穩(wěn)定性、高吸附性、高吸能、隔音等特性，在化工、石化、冶金、管道、熱工設備、建筑、航天及軍事等領域都具有非常廣泛的應用價值與潛力。
氣凝膠被國際稱之為“改變世界的十大神奇材料”之一，擁有十五項世界吉尼斯紀錄。據(jù)了解，氣凝膠在20世紀70年代開始應用于航天領域，2002 年美國宇航局將航天材料技術轉為工業(yè)應用，利用超臨界技術生產氣凝膠氈制品，被稱為工業(yè)領域革命性的保溫方案。此后科研院所、工業(yè)企業(yè)紛紛開始涉獵氣凝膠的研究與應用，國際上迎來了研發(fā)氣凝膠制品的一個浪潮。
那么國際上氣凝膠的研究與應用是什么樣的，而我國目前處于一個什么狀態(tài)呢？為此記者采訪到了美國德克薩斯大學達拉斯分校教授魯紅兵，請他站在國際的角度分析一下我國氣凝膠產業(yè)的發(fā)展境況。
魯紅兵，1986年在華中工學院取得學士學位，1988年12月清華大學工程力學系畢業(yè)獲得碩士學位，1997年在加州理工學院獲得航空學博士學位?，F(xiàn)任美國德克薩斯大學達拉斯分校機械工程系教授、副系主任。同時是美國航空航天學會通訊院士。魯教授及其團隊從事新一代高韌性氣凝膠的制備及其改性研究十余年，成功制備出高分子增韌無機（如二氧化硅）氣凝膠和高分子氣凝膠，并已發(fā)明低成本、高效、快速、大規(guī)模生產高韌性氣凝膠的方法，用于隔音、絕熱等領域。
開拓國際視野 解決自身問題
當記者問到國際與國內相比，對氣凝膠的研發(fā)應用進展如何時，魯紅兵說：“在氣凝膠研發(fā)方向上當前國際和國內是一致的，近年來國內的研發(fā)已經開始迎頭趕上，并且勢頭強勁，或許在不久的將來要超越國際水平。因為目前許多發(fā)達國家已經將環(huán)境治理的很好，在節(jié)能減排方面對它的需求壓力并不是很大，研究氣凝膠更多的是一些企業(yè)為了減少成本，或者可以說是為了錦上添花?！?
以美國為例，實際上它并不是一個節(jié)約的國家，美國人均的能源用量大概是中國的10倍以上。雖然美國有很嚴格的節(jié)能標準，并不是真正的浪費，但由于人均居住面積大，居住較為分散等原因導致其能源消耗量大。魯紅兵說：“我以自己的房子為例，由于美國節(jié)能標準很高，按照新房子屋頂保溫層的建筑標準是R60，也就是玻璃纖維的厚度需要30英寸，外墻主要用的是磚，一般為3英寸，寒冷的地方需要6英寸?！比欢?，將此標準放在中國就很難實施了，因為中國人口眾多，對資源的需求量較大，每家都使用如此厚的保溫材料顯然不太契合實際，因此中國應該對研發(fā)輕薄節(jié)能材料需求更為緊迫。
據(jù)魯紅兵介紹，在國際上當前有許多學校已經對氣凝膠進行了系統(tǒng)的研究，如加拿大洛杉磯分校、密歇根州立大學，以及歐洲許多國家把它作為一個研究方向。他說：“我當前也和密蘇里科學技術大學合作，原來在海軍研究所做氣凝膠應用的研究，由于傳統(tǒng)的氣凝膠非常脆，應用中需要韌性好一些的材料，我就想辦法在傳統(tǒng)氣凝膠納米可溶的基礎上鍍上薄薄的高分子材料，這樣看上去和傳統(tǒng)氣凝膠一樣，但是韌性非常好，不再需要其他材料做基體材料。在研究中還發(fā)現(xiàn)它的隔音性能非常好，我想這也是對國內噪音污染問題的一個很好的解決方案?！?
目前發(fā)達國家的氣凝膠應用領域也集中在保溫方面，但對其研究的方向有很多，有無機氣凝膠、有機氣凝膠、無機-有機雜化氣凝膠以及碳氣凝膠等。當前已經研發(fā)出的有機氣凝膠具有保溫、隔音的功能，并且可以直接使用，工業(yè)化生產過程也不是很復雜。由于這種新技術材料才剛剛研發(fā)出來，生產成本也還比較高，目前還沒有得到廣泛應用。魯紅兵說：“我很想推廣氣凝膠的應用，你們目前搭建的氣凝膠創(chuàng)新應用推進中心可以將國際上最先進的技術傳遞給國內機構。最開始要引導氣凝膠應用于高端領域，在生產技術成熟后價格自然會降下來，這樣就能有更多的領域應用這種新材料了?！?
集中優(yōu)勢資源 必將迎頭趕上
魯紅兵對于國內的氣凝膠的研發(fā)與應用非常有信心，他說：“對于氣凝膠領域的研發(fā)，開始的時候國內是稍滯后了一些，但當前政府非常重視環(huán)保問題，正在提高節(jié)能、防火等方面的標準，推動氣凝膠的研發(fā)與應用，不斷增長的內生動力使得這兩年氣凝膠的行業(yè)的復合增長率已將超過了美國，今后一定會處于國際領先水平的。”
由于氣凝膠產品與傳統(tǒng)隔熱材料相比價格較貴，但從長遠考慮它的綜合成本反而會低，對環(huán)境的壓力也小，其綜合效益比傳統(tǒng)的隔熱材料要好。因此在推廣氣凝膠應用上不能僅僅依靠市場，國家的推動作用非常關鍵。魯紅兵說：“由于國外研發(fā)的競爭比較激烈，很難把大量的優(yōu)勢資源給某一教授或行業(yè)。但國內目前對節(jié)能環(huán)保高度重視，可以將雄厚的資源集中在一些比較強的研發(fā)團隊上，進行高投入的研發(fā)攻關，這樣氣凝膠產業(yè)就比較容易發(fā)展壯大。而且目前國內氣凝膠領域也開始增加與國際上的交流，逐漸改變了理論陳舊的現(xiàn)狀，這是一個非常好的現(xiàn)象。”
據(jù)了解美國的氣凝膠研發(fā)都是以市場為主導的企業(yè)自發(fā)行為，很少會有像我國這樣有國家層面的支持，因此行業(yè)發(fā)展很大程度是由經濟利益決定的。魯紅兵認為，國內正是有北建工這樣的國有企業(yè)去做氣凝膠的研發(fā)與推廣，更多的是為了社會效益和環(huán)境效益投入大量的人力物力和財力資源，才能更好的推動氣凝膠行業(yè)發(fā)展。
做精保溫隔熱 開拓推廣應用
魯紅兵指出在國內的氣凝膠推廣應用工作中，在保溫隔熱領域的優(yōu)勢已經非常明顯了，因此要先把氣凝膠制品的保溫功能做好做精，并在研究過程中向其他領域延伸，例如目前已經發(fā)現(xiàn)的隔音功能等。
魯紅兵在北京建工新材公司見到企業(yè)用氣凝膠氈做的蒙古包模型時，非常激動地說：“你們做的這個蒙古包是一個非常好的創(chuàng)新，同時也是氣凝膠在應用領域的一個探索。當前常見的二氧化硅氣凝膠在學術上能做的研究比較有限，產品的研發(fā)生產也不是很困難，因為氣凝膠的應用領域非常廣，并且還有很多要解決的困難，因此當前氣凝膠行業(yè)發(fā)展關鍵在產品應用上。”
據(jù)了解這些氣凝膠氈蒙古包是為蒙古國研發(fā)生產的，在蒙古國冬季氣溫會低至-40℃，為了達到國家規(guī)定的75%節(jié)能標準，使用傳統(tǒng)毛氈則需要達到180mm的厚度，而傳統(tǒng)的蒙古包毛氈厚度則為10mm~30mm，根本無法達到節(jié)能標準，而且冬天人們居住在里面會十分的寒冷，需要持續(xù)燃燒大量的能源進行供暖。
使用氣凝膠氈作為保溫層，只需要50mm的厚度就可以達到國家要求的75%的節(jié)能標準，在室外20℃左右的時候，經過加熱使其室內達到50℃，在不進行冷熱空氣交換的前提下，會持續(xù)保持這個溫度差。因此人們可以真正的實現(xiàn)在大雪紛飛的嚴冬里，坐在舒適溫暖的蒙古包里，過著吃著烤羊腿喝著馬奶酒的美好生活。
