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清華大學(xué)
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具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)和孔壁由納米線編織的泡沫陶瓷

2022-11-16 16:13:01
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所屬領(lǐng)域:
新材料及其應(yīng)用
項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:

1.痛點(diǎn)問(wèn)題

從目前中國(guó)節(jié)能政策的導(dǎo)向來(lái)看,綠色建筑節(jié)能環(huán)保需求不斷加強(qiáng),且對(duì)材料的保溫性和防火性都提出了較高的要求,傳統(tǒng)有機(jī)材料因?yàn)槠浞阑鹦阅懿睿_(kāi)始逐步退出市場(chǎng)。泡沫陶瓷同時(shí)具有良好的保溫性和防火性,作為A1級(jí)建筑保溫材料市場(chǎng)非常廣闊,每年新增建筑市場(chǎng)約2000億元,老舊建筑的改造也差不多有2000億元的市場(chǎng)規(guī)模。而長(zhǎng)期以來(lái),采用泡沫陶瓷作為保溫節(jié)能和煙氣過(guò)濾的主要問(wèn)題是氣孔率只能做到95%以下,氣孔率超過(guò)95%以后,抗壓強(qiáng)度急劇下降。

2.解決方案

本技術(shù)采用二級(jí)孔結(jié)構(gòu)和在孔內(nèi)生長(zhǎng)納米線的方法,使得高氣孔率的泡沫陶瓷強(qiáng)度得到顯著提高,具備了在保溫節(jié)能和高溫?zé)煔膺^(guò)濾應(yīng)用的可能性。具體包括:在陶瓷原料中適當(dāng)摻入一定比例的微米級(jí)鋁粉,利用鋁粉的可肯達(dá)爾效應(yīng),將鋁粉形成氧化鋁空心球,形成在空壁和三角處的二級(jí)孔結(jié)構(gòu),顯著增強(qiáng)了泡沫陶瓷的力學(xué)性能;在陶瓷原料中參入Si粉,在1400度左右,在埋碳的還原氣氛中,可以在孔壁中形成碳化硅納米線,這些納米線可以協(xié)同增強(qiáng)力學(xué)性能和增加高溫?zé)煔獾倪^(guò)濾效果。

3.合作需求

1)應(yīng)用場(chǎng)景:選擇一棟建筑外墻保溫為示范工程,測(cè)試保溫節(jié)能的效果。

2)資源對(duì)接,目標(biāo)合作區(qū)域、領(lǐng)域和合作企業(yè)。

項(xiàng)目階段:

本項(xiàng)技術(shù)已通過(guò)技術(shù)入股的方式設(shè)立項(xiàng)目公司。

效益分析:

目前采用發(fā)泡陶瓷作為建筑保溫的企業(yè)在全國(guó)大約有20家左右,主要的問(wèn)題在于導(dǎo)熱系數(shù)在0.06-0.08W/m K之間,成本較高,市場(chǎng)接受度差。本項(xiàng)目技術(shù)制備的泡沫陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到0.027W/m K,是目前見(jiàn)諸報(bào)道的用于建筑外墻保溫材料全球最低水平。

泡沫陶瓷在保溫節(jié)能和高溫?zé)煔膺^(guò)濾領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大,進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能和減低制造成本是一個(gè)永恒的主題。本項(xiàng)目首先需要經(jīng)過(guò)中試、量產(chǎn)、規(guī)模化生產(chǎn)幾個(gè)階段,中試大概需要兩年左右的時(shí)間,年產(chǎn)值達(dá)到500-600萬(wàn)元;量產(chǎn)大約需要2-3年的時(shí)間,年產(chǎn)值達(dá)到6000萬(wàn)元左右;規(guī)模化生產(chǎn)需要3-5年的時(shí)間,年產(chǎn)值達(dá)到3-5億元。

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