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清华大学
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具有多级孔结构和孔壁由纳米线编织的泡沫陶瓷

2022-11-16 16:13:01
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
所属领域:
新材料及其应用
项目成果/简介:

1.痛点问题

从目前中国节能政策的导向来看,绿色建筑节能环保需求不断加强,且对材料的保温性和防火性都提出了较高的要求,传统有机材料因为其防火性能差,开始逐步退出市场。泡沫陶瓷同时具有良好的保温性和防火性,作为A1级建筑保温材料市场非常广阔,每年新增建筑市场约2000亿元,老旧建筑的改造也差不多有2000亿元的市场规模。而长期以来,采用泡沫陶瓷作为保温节能和烟气过滤的主要问题是气孔率只能做到95%以下,气孔率超过95%以后,抗压强度急剧下降。

2.解决方案

本技术采用二级孔结构和在孔内生长纳米线的方法,使得高气孔率的泡沫陶瓷强度得到显著提高,具备了在保温节能和高温烟气过滤应用的可能性。具体包括:在陶瓷原料中适当掺入一定比例的微米级铝粉,利用铝粉的可肯达尔效应,将铝粉形成氧化铝空心球,形成在空壁和三角处的二级孔结构,显著增强了泡沫陶瓷的力学性能;在陶瓷原料中参入Si粉,在1400度左右,在埋碳的还原气氛中,可以在孔壁中形成碳化硅纳米线,这些纳米线可以协同增强力学性能和增加高温烟气的过滤效果。

3.合作需求

1)应用场景:选择一栋建筑外墙保温为示范工程,测试保温节能的效果。

2)资源对接,目标合作区域、领域和合作企业。

项目阶段:

本项技术已通过技术入股的方式设立项目公司。

效益分析:

目前采用发泡陶瓷作为建筑保温的企业在全国大约有20家左右,主要的问题在于导热系数在0.06-0.08W/m K之间,成本较高,市场接受度差。本项目技术制备的泡沫陶瓷的导热系数可达到0.027W/m K,是目前见诸报道的用于建筑外墙保温材料全球最低水平。

泡沫陶瓷在保温节能和高温烟气过滤领域应用潜力巨大,进一步提高产品性能和减低制造成本是一个永恒的主题。本项目首先需要经过中试、量产、规模化生产几个阶段,中试大概需要两年左右的时间,年产值达到500-600万元;量产大约需要2-3年的时间,年产值达到6000万元左右;规模化生产需要3-5年的时间,年产值达到3-5亿元。

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