據(jù)研究報(bào)告指出,2016年全球氣凝膠年市場(chǎng)價(jià)值已達(dá)5.129億美元,按照復(fù)合年增長(zhǎng)31.8%估算,到2026年全球氣凝膠年市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)80多億美元。碳?xì)饽z及其衍生物作為氣凝膠市場(chǎng)的重要組成部分,已經(jīng)成為一種業(yè)界重點(diǎn)發(fā)展的新型氣凝膠材料。碳?xì)饽z主要應(yīng)用在以下幾個(gè)領(lǐng)域:
污水處理:碳?xì)饽z微孔結(jié)構(gòu)豐富,具備很強(qiáng)的天然吸附能力。經(jīng)過(guò)表面處理后,碳?xì)饽z可以成為一種新型環(huán)境保護(hù)材料,在污水處理中有巨大的應(yīng)用潛力。超級(jí)電容器:研究學(xué)者通過(guò)碳?xì)饽z的改性制備,大大提高電容器性能,降低電容器開(kāi)發(fā)成本。
碳?xì)饽z應(yīng)用范圍這么廣泛,一定是得到了大規(guī)模的推廣與生產(chǎn)?事實(shí)并非如此,在過(guò)去的一些年,空氣凝膠并沒(méi)有得到廣泛、大量的生產(chǎn),作為碳?xì)饽z領(lǐng)域的專(zhuān)家,李向偉是國(guó)內(nèi)第一個(gè)倡導(dǎo)通過(guò)工藝流程革新,實(shí)現(xiàn)碳?xì)饽z低成本、大批量、質(zhì)量均勻穩(wěn)定的進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的專(zhuān)家,提起推動(dòng)碳?xì)饽z量產(chǎn)化的原因,李向偉向我們介紹說(shuō):
碳?xì)饽z之所以沒(méi)有得到大規(guī)模的量產(chǎn)主要受以下因素的制約:首先是制備工藝非常復(fù)雜,而且制造碳?xì)饽z的成本一直居高不下,難以批量化生產(chǎn);其次是在目前的技術(shù)下,碳?xì)饽z的生產(chǎn)周期偏長(zhǎng)因此也就為行業(yè)帶來(lái)了高遲滯率,限制了各行各業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn);再次,碳?xì)饽z產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試后機(jī)械性能急劇下降,也阻礙了碳?xì)饽z的生產(chǎn)效率。最后,碳?xì)饽z在長(zhǎng)期運(yùn)行下,穩(wěn)定性會(huì)大大降低。
以上四種難題也不是沒(méi)有辦法解決,然而傳統(tǒng)的制取方法是采用高壓裂解法,需用200兆怕的高壓使基礎(chǔ)材料裂解,這種方法不適用于工業(yè)化生產(chǎn)太不安全。在李向偉的不斷思索及與團(tuán)隊(duì)持續(xù)試驗(yàn)下,終于領(lǐng)導(dǎo)公司的科研團(tuán)隊(duì)自行研制出來(lái)了空氣凝膠是生產(chǎn)設(shè)備,通過(guò)材料配方調(diào)整和工藝參數(shù)匹配,開(kāi)發(fā)了系列結(jié)構(gòu)參數(shù)不同的產(chǎn)品,掌握了碳?xì)饽z的納米微結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù):開(kāi)展了碳?xì)饽z電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用研究,試制了多種型號(hào)的超級(jí)電容中試樣品。經(jīng)檢測(cè)樣品在內(nèi)阻、功率特性、倍率特性、循環(huán)特性等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。用該材料制作超大容量電容器電極比能量這個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)比用活性炭材料制作的電極高出3~5倍,該材料出色的性能,被認(rèn)為是現(xiàn)有電極材料(活性炭)的替代品,在能源領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。
在具體的操作中,李向偉先是制定材料工業(yè)化生產(chǎn)的工藝路線,優(yōu)化工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)低成本、大批量、質(zhì)量均勻穩(wěn)定的生產(chǎn),首次實(shí)現(xiàn)這種材料的工業(yè)化批量生產(chǎn),并帶領(lǐng)公司的生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)使得公司成為了世界上首家達(dá)到年產(chǎn)100噸量級(jí)的企業(yè),此項(xiàng)技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的影響也是巨大的:
首先,李向偉主導(dǎo)公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)該技術(shù)成果攻克了碳?xì)饽z工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的世界性難題,在世界范圍內(nèi)大幅度降低了次年材料的的生產(chǎn)成本,使碳?xì)饽z產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用能夠得以實(shí)現(xiàn)。其次,這項(xiàng)技術(shù)研發(fā)內(nèi)容覆蓋了基礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)和應(yīng)用技術(shù),打通了產(chǎn)業(yè)鏈中各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)全鏈條創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在超級(jí)電容領(lǐng)域的應(yīng)用已獲驗(yàn)證,具有較好的應(yīng)用推廣前景,良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益和強(qiáng)大的技術(shù)輻射能力,未來(lái)將帶動(dòng)多領(lǐng)域新型產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展。
記者了解到,目前李向偉所在的天津得瑞豐凱新材料科技有限公司在材料配方、生產(chǎn)工藝、技術(shù)參數(shù)、專(zhuān)用設(shè)備等方面擁有全部的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。公司開(kāi)展了材料的應(yīng)用研發(fā),已實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容領(lǐng)域的應(yīng)用突破,可對(duì)現(xiàn)有活性炭電極材料形成取代。未來(lái)碳?xì)饽z也將進(jìn)入土壤改良、水凈化、生物醫(yī)藥、電化學(xué)儲(chǔ)能等多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,未來(lái)全球范圍內(nèi)的新能源汽車(chē)高速增長(zhǎng)幾乎已經(jīng)成為共識(shí),對(duì)于新能源汽車(chē)來(lái)說(shuō)續(xù)航里程的提升需要高能量密度的動(dòng)力電池支持,但高能量密度電池的安全性是目前需要解決的難題。碳?xì)饽z作為電池?zé)峁芾淼年P(guān)鍵材料將扮演重要角色。自己作為碳?xì)饽z行業(yè)的“學(xué)長(zhǎng)”,也將和碳?xì)饽z為代表的新材料一起實(shí)現(xiàn)成長(zhǎng),從而激發(fā)新材料行業(yè)更大的能量和動(dòng)力,為行業(yè)持續(xù)帶來(lái)高品質(zhì)的發(fā)展前景。