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伊希斌拿著一張薄薄的片狀材料，這邊用上千度的火焰噴射，那邊甚至可用手觸摸。“這是我們的高性能氣凝膠復合材料。”齊魯工業大學（山東省科學院）（以下簡稱“齊魯工大”）材料科學與工程學部氣凝膠材料創新團隊負責人伊希斌說，超級絕熱是該材料展現出的神奇性能之一。

經過近15年研發，伊希斌帶領團隊完成了“基礎研究—配方實驗—性能測試—產品定型—實際場景—產業放大”的全鏈條攻關。中國工程院院士張聯盟表示，上述成果總體達到了國際先進水平，其中兩項關鍵技術處于國際領先水平。

近日，在山東高校好成果發布活動上，伊希斌團隊與企業簽約，上述新成果將通過新建生產線的形式走向更大的市場。

神奇材料的“三把刷子”

伊希斌的實驗室里不缺各種類別的氣凝膠。這種外表呈淺藍色固體狀，內部含有豐富納米孔隙，被譽為“世界上密度最小的固體”，甚至可以漂在水里。

“它的導熱性僅為普通玻璃的1/39，更具備高剛性、超彈性、高彎曲柔性、抗沖擊性。”伊希斌說。但在伊希斌的實驗室里，氣凝膠更多地藏身在其特有產品中，比如特種車輛上的隔音隔熱板，更加輕薄卻保溫性能突出的建筑材料，高能量密度的天然氣吸附存儲裝備等。

“總體而言，這個成果有三大創新點。”伊希斌表示，之前的純氣凝膠就像一塊酥脆的納米海綿，一碰易碎，高溫下也不耐用；他們“給納米海綿加上了鋼筋”，這樣的新材料可耐1400℃的烈火考驗，強度也提升了6倍以上。

伊希斌團隊核心成員劉思佳博士將第二個創新點比作“快速又精準的定制烘干法”。“氣凝膠傳統制作方法像‘慢火烘培’，耗時長、成本高。”劉思佳表示，我們的新工藝相當于一臺“智能速干機”，實現了在特定條件下快速完成干燥，把生產周期從3天縮短到14小時，成品率高達99%。

第三個創新點則與應用有關。該團隊核心成員張晶副研究員說，他們建立了一個模型，相當于寫了本氣凝膠“求職手冊”，可根據不同場景來定制其性能。于是，它成功“入職”各種領域：在航天器上充當輕薄可靠的“隔熱服”；包裹輸油管道，成為節能高效的“保溫被”；甚至用在儲能電池里，充當防止熱失控的“安全衛士”……

“在世界層面，我們首次自然‘種植’出納米纖維來從內部增強氣凝膠，相當于給其加入了‘內置鋼筋’，這項技術是國際同行沒能實現的。”伊希斌說，在國內，我們率先實現了氣凝膠微觀結構的精準調控，就像“高級裁縫”一樣，精密制造出最大2.5米、誤差小于半毫米的復雜異形件，解決了“做不精”的產業難題。

“正是團隊有了這‘三把刷子’，才能夠一一化解企業難題。”齊魯工大材料學部主任郝霄鵬說，校（院）加強有組織科研，圍繞成果“轉得快”“轉得準”“轉得好”，特別支持團隊把技術推出去，所以團隊一頭扎進企業里，根據生產線和市場實際需求來改進技術，跟工程師們擼起袖子一起干，這才把紙面成果變成了有用產品。

破解三大難題 實現了產業化

尖端材料研發從來不容易，早在基礎研究階段，伊希斌團隊就“吃盡苦頭”。

伊希斌團隊成員劉曉嬋說，在基礎研究環節，整支團隊如同“大海撈針”，嘗試了成千上萬種不同的化學配方和工藝條件，反復調整“溶膠”這個初始材料的反應過程，摸索如何讓這些“納米磚塊”長得更均勻、結合得更牢固。“失敗是家常便飯，一個微小的參數變化，就可能導致整個結構坍塌，前功盡棄。”劉曉嬋說。

“這個技術到底難在哪？”伊希斌打了個比方：這就像試圖在松軟的豆腐腦內部憑空編織出一張堅固的納米鐵絲網，而且這張網還必須長得均勻，不能把豆腐腦的結構撐破。傳統的辦法是把“鐵絲”從外面塞進去，結果往往是一團糟。該團隊換了個思路，讓“鐵絲”自己從豆腐腦里長出來。

“我們發明的‘原位增強’技術，就相當于找到了神奇的‘種子’和‘養料’，精確控制反應條件，讓納米晶須像竹子的根須一樣，在材料內部自然生長、蔓延，與基體完美融合。”伊希斌說。

在世界范圍內，氣凝膠產業化面臨著三大難題：一是“身子脆”，即材料強度低、高溫下易粉化；二是“做得慢”，傳統干燥工藝耗時長達3天且成品率低；三是“用不起”，成本高昂且難以加工復雜部件。但在“雙碳”目標和國家高質量發展的需求背景下，這些問題在業內專家齊心協力合作下也逐步解決。氣凝膠材料發展潛力巨大，應用廣泛，也是“改變世界的十大超材料之首”。

眼下，新材料已經進入加速推廣階段，甚至走向了海外。應用了上述新材料后，美國能流公司給出評價：“我們全球的儲能柜都用上了在中國定制的‘白色電池隔熱片’。它關鍵時刻能阻斷電池熱失控，極大提升了我們儲能系統的安全性，是產品的‘保險絲’。”

（受訪者供圖）