科技日报记者 王延斌 通讯员 井水
伊希斌拿着一张薄薄的片状材料，这边用上千度的火焰喷射，那边甚至可用手触摸。“这是我们的高性能气凝胶复合材料。”齐鲁工业大学（山东省科学院）（以下简称“齐鲁工大”）材料科学与工程学部气凝胶材料创新团队负责人伊希斌说，超级绝热是该材料展现出的神奇性能之一。
经过近15年研发，伊希斌带领团队完成了“基础研究—配方实验—性能测试—产品定型—实际场景—产业放大”的全链条攻关。中国工程院院士张联盟表示，上述成果总体达到了国际先进水平，其中两项关键技术处于国际领先水平。
近日，在山东高校好成果发布活动上，伊希斌团队与企业签约，上述新成果将通过新建生产线的形式走向更大的市场。
神奇材料的“三把刷子”
伊希斌的实验室里不缺各种类别的气凝胶。这种外表呈浅蓝色固体状，内部含有丰富纳米孔隙，被誉为“世界上密度最小的固体”，甚至可以漂在水里。
“它的导热性仅为普通玻璃的1/39，更具备高刚性、超弹性、高弯曲柔性、抗冲击性。”伊希斌说。但在伊希斌的实验室里，气凝胶更多地藏身在其特有产品中，比如特种车辆上的隔音隔热板，更加轻薄却保温性能突出的建筑材料，高能量密度的天然气吸附存储装备等。
“总体而言，这个成果有三大创新点。”伊希斌表示，之前的纯气凝胶就像一块酥脆的纳米海绵，一碰易碎，高温下也不耐用；他们“给纳米海绵加上了钢筋”，这样的新材料可耐1400℃的烈火考验，强度也提升了6倍以上。
伊希斌团队核心成员刘思佳博士将第二个创新点比作“快速又精准的定制烘干法”。“气凝胶传统制作方法像‘慢火烘培’，耗时长、成本高。”刘思佳表示，我们的新工艺相当于一台“智能速干机”，实现了在特定条件下快速完成干燥，把生产周期从3天缩短到14小时，成品率高达99%。
第三个创新点则与应用有关。该团队核心成员张晶副研究员说，他们建立了一个模型，相当于写了本气凝胶“求职手册”，可根据不同场景来定制其性能。于是，它成功“入职”各种领域：在航天器上充当轻薄可靠的“隔热服”；包裹输油管道，成为节能高效的“保温被”；甚至用在储能电池里，充当防止热失控的“安全卫士”……
“在世界层面，我们首次自然‘种植’出纳米纤维来从内部增强气凝胶，相当于给其加入了‘内置钢筋’，这项技术是国际同行没能实现的。”伊希斌说，在国内，我们率先实现了气凝胶微观结构的精准调控，就像“高级裁缝”一样，精密制造出最大2.5米、误差小于半毫米的复杂异形件，解决了“做不精”的产业难题。
“正是团队有了这‘三把刷子’，才能够一一化解企业难题。”齐鲁工大材料学部主任郝霄鹏说，校（院）加强有组织科研，围绕成果“转得快”“转得准”“转得好”，特别支持团队把技术推出去，所以团队一头扎进企业里，根据生产线和市场实际需求来改进技术，跟工程师们撸起袖子一起干，这才把纸面成果变成了有用产品。
破解三大难题 实现了产业化
尖端材料研发从来不容易，早在基础研究阶段，伊希斌团队就“吃尽苦头”。
伊希斌团队成员刘晓婵说，在基础研究环节，整支团队如同“大海捞针”，尝试了成千上万种不同的化学配方和工艺条件，反复调整“溶胶”这个初始材料的反应过程，摸索如何让这些“纳米砖块”长得更均匀、结合得更牢固。“失败是家常便饭，一个微小的参数变化，就可能导致整个结构坍塌，前功尽弃。”刘晓婵说。
“这个技术到底难在哪？”伊希斌打了个比方：这就像试图在松软的豆腐脑内部凭空编织出一张坚固的纳米铁丝网，而且这张网还必须长得均匀，不能把豆腐脑的结构撑破。传统的办法是把“铁丝”从外面塞进去，结果往往是一团糟。该团队换了个思路，让“铁丝”自己从豆腐脑里长出来。
“我们发明的‘原位增强’技术，就相当于找到了神奇的‘种子’和‘养料’，精确控制反应条件，让纳米晶须像竹子的根须一样，在材料内部自然生长、蔓延，与基体完美融合。”伊希斌说。
在世界范围内，气凝胶产业化面临着三大难题：一是“身子脆”，即材料强度低、高温下易粉化；二是“做得慢”，传统干燥工艺耗时长达3天且成品率低；三是“用不起”，成本高昂且难以加工复杂部件。但在“双碳”目标和国家高质量发展的需求背景下，这些问题在业内专家齐心协力合作下也逐步解决。气凝胶材料发展潜力巨大，应用广泛，也是“改变世界的十大超材料之首”。
眼下，新材料已经进入加速推广阶段，甚至走向了海外。应用了上述新材料后，美国能流公司给出评价：“我们全球的储能柜都用上了在中国定制的‘白色电池隔热片’。它关键时刻能阻断电池热失控，极大提升了我们储能系统的安全性，是产品的‘保险丝’。”
（受访者供图）
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