气凝胶制造成本降低70%！这个团队获德国政府10万欧元奖励

■ 信息来源：Fraunhofer UMSICHT、气凝胶产业编译

德国弗劳恩霍夫环境、安全和能源技术研究所（Fraunhofer UMSICHT）负责人Manfred Renner教授获得北威州（NRW）2024年创新奖-“创新”类奖项，获奖原因是其开发了一种经济高效、适用于大众市场的新型气凝胶生产工艺。2024年9月30日，北威州经济事务、工业、气候保护和能源部长兼副总理Mona Neubaur在科隆的KOMED颁奖仪式上向Renner教授颁发了该奖项，该奖项的奖金为10万欧元。气凝胶是世界上最轻的固体材料，它们由高达99.8%的空气组成。它们也是可持续的，因为它们是由非关键矿物原料二氧化硅制成的。气凝胶的精细结构牢固地包裹着空气分子，气凝胶中的纳米孔极大地限制了导热空气分子的运动，以至于没有能量传递给其他空气分子。这致使气凝胶成为一种导热系数非常低的高性能绝热材料。然而，迄今为止，超级绝热材料的生产成本很高，这就是为什么它们只用于利基应用的原因。Fraunhofer UMSICHT的目标是经济高效地生产气凝胶，从而使其适合大规模生产。在六年内，研究人员开发了一种创新的气凝胶生产工艺，该工艺结合了使用超临界CO2的各种生产步骤，从而显著降低了生产成本：制造成本降低了70%，生产时间从十多个小时缩短到四个小时。生产过程也完全不含对环境有害的化学物质，因此是可持续的。该团队成功地将该工艺转移到中试规模，现在正准备将其扩大到工业规模。该项目为“Aerolight”项目，由德国联邦经济事务和气候保护部资助，持续时间为2021年4月至2024年3月，项目旨在开发一种具有成本效益的气凝胶制造工艺以及新配方。Fraunhofer UMSICHT与Proceram公司合作，以硅酸盐为硅源，通过胶凝和随后的干燥过程从水溶液或醇溶液中获得颗粒密度低、流动性好的气凝胶球形颗粒，该工艺结合了使用超临界CO2的各种生产步骤，所使用的技术实现了工厂的模块化结构，工艺简单可扩展性。此外，该生产工艺还节省了其他原/辅料，如疏水剂和无机酸。2024年，项目合作伙伴Proceram将投产一座产能为5000吨/年的中试工厂。欧盟75%的建筑都不节能，气凝胶为开发高性能隔热材料开辟了新的可能性。添加了气凝胶的创新隔热石膏，可以实现较低的应用厚度和无缝隔热层，非常适合翻修旧建筑以避免热桥，此外还具有耐火、寿命长等优点。Fraunhofer UMSICHT的研究人员还优化了气凝胶颗粒的配方，从而可以根据需要对材料性能进行调整，因而该气凝胶颗粒可以用作通用的高性能隔热材料，也可以用于其他领域，例如轻质建筑。Mona Neubaur表示：“在气候变化成为紧迫现实之际，能源转型发挥着核心作用，建筑业也为未来节约资源提供了重要杠杆，能源效率领域的创新是不可或缺的，这正是Renner教授的发展所在，他所开发的工厂和工艺技术首次使以具有竞争力的价格生产气凝胶成为可能。除了建筑行业，其他使用气凝胶的应用领域也可以从中受益，例如在航空航天和汽车行业。这不仅节省了资源，而且这些开发项目具有决定性的区位优势，并确保北威州保持竞争力。”弗劳恩霍夫协会（Fraunhofer-Gesellschaft）主席Holger Hanselka教授在颁奖典礼上说：“祝贺Manfred Renner教授和Fraunhofer UMSICHT团队获得这一当之无愧的奖项。Renner教授及其团队开发的气凝胶创新制造工艺能够经济高效、环保地生产这种高性能绝热材料。我们能够将气凝胶应用在更广泛的领域——特别是作为建筑业和轻量化建筑的绝热材料。”

自2008年以来，北威州一直在向以特殊方式发展和推动创新的个人颁发NRW创新奖，NRW创新奖总奖金为20万欧元，是继联邦总统未来奖之后德国同类奖项中奖金最高的奖项。获奖者由来自创新体系多个领域的高水平评审团选出，评审团全面评估应用项目的转型潜力。

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