闪蒸纺超材料让建筑会“呼吸”

2021年,墨西哥国家文物局向社会公开征集“会呼吸”的轻型综合材料以保护文物,通过制作金字塔等文物顶部的保护层,解决文物沙化、崩塌、渗漏和掉色等问题。

材料的防护性能和透气舒适性是矛盾的两级,很难找到平衡,此次公开征集“会呼吸”的轻型综合材料,让一种兼顾防水、防护和透气性能的特种纤维材料——闪蒸纺超材料进入公众眼帘。

虽然这种材料轻便柔软、强度极高、防水防护透气,遗憾的是,因其高难度技术,长期被国外企业垄断,普通国内建筑工程用不起,只能在高端重点工程寻觅到踪影。

目前这一现象有望彻底改观。由江苏青昀新材料有限公司(以下简称青昀新材)用了近十年时间自主研发的闪蒸纺超材料打破了国外企业对这个材料近60年的垄断,填补了国内相关行业特种应用材料的空白,这是我国新材料行业迈向高端化的又一重大成果。

制造业强国有三大基础要素:新型信息技术、新材料、技术创新体系。近年来,新材料产业一直是我国制造强国发展中重要的基础性、产业性、先导性产业。在新一轮科技创新和产业创新的大背景下,新技术、新产业不断催生对新材料的巨大需求,新材料技术不断取得新突破,新材料和新物质结构不断涌现,持续形成新的供给。

闪蒸纺超材料是一种特种纤维材料,由于将孔隙率控制在非常狭窄的窗口范围内,可以通过气体分子,但会阻隔液体分子、固体分子、细菌及携带病毒的不同载体。

“作为全球稀缺性材料,闪蒸纺超材料在近60年的时间里,其生产和市场被一家美国的500强企业独家垄断。而青昀新材用了近十年时间,通过大量反复的测试、验证、调整,甚至连生产设备也是自主设计研发,最终打破了这一垄断,实现闪蒸纺超材料从微观原理、纺丝控制到后处理加工的整体制程工艺突破。”青昀新材创始人陈博屹表示。“青昀新材闪蒸纺超材料鲲纶®目前已经在市场上有了成熟的应用,并且受到客户认可。”

近几年,超低能耗建筑在国家及各地政府政策的大力支持下,得到快速发展,各地涌现了大量的超低能耗住宅及公共建筑。与普通建筑相比,超低能耗建筑能耗较低,建筑的气密性大大增强,室内环境对机械新风系统的依赖性加强。

据此前《财新周刊》报道,自上世纪80年代以来的30多年里,中国室内氡浓度呈显著上升趋势。超低能耗建筑会不会增加室内污染物的排放难度与感染风险,成为产业发展需要重点考虑的一个问题。

在建筑节能的大环境下,我国倡导发展超低能耗建筑并做出了积极探索。然而,当前北方严寒及寒冷地区超低能耗建筑发展较快,而南方等夏热冬冷地区超低能耗建筑发展相对滞后。根据夏热冬冷地区气候特征,超低能耗建筑需考虑冬季保温、夏季隔热、除湿防潮、遮阳和自然通风设计等问题。

“目前国际上超低能耗建筑的发展理念已经发生了改变,由之前的堵——加强外围护结构的保温性能,变成了疏堵结合——冬季保温、夏季隔热、除湿防潮。”青昀新材高级副总裁孙江表示,真正的绿色建筑应该是能实现“自我调节”的智能建筑,成为会“呼吸”的房子。

孙江解释道,建筑保温是建筑节能的核心环节,建筑保温系统(多孔材料+空气)易受水汽影响,导热系数会成倍增长,因而造成保温性能的大幅下降甚至失效。建筑保温层水汽扩散不及时,冷凝成水后会在保温层以及围护结构中堆积,形成“短路点”,大幅度增加建筑温控能耗,影响建筑围护结构稳定性。闪蒸纺超材料可作为建筑围护结构中的重要防水垫层和保护层,在保持保温结构干燥的同时,帮助围护结构内的水汽扩散,就像房子会“呼吸”一样,保温排湿,显著降低热桥冷桥形成概率,提高建筑保温能力,减少建筑能耗。

最近除农副产品、海产品外,药材的冷库都是爆仓状态,各地都加快了冷库的建设速度。

在4月7日举行的第34届国际制冷、空调、供暖、通风及食品冷冻加工展览会(简称中国制冷展)上,青昀新材鲲纶®产品因其兼具防水与透气性,质轻又高强,受到了冷库建设方的高度关注。

孙江表示,一般冷库会注重外围护结构和屋顶的保温,冷库地面的保温容易被忽视。实际上冷库的地面更应该要重视。因为土壤中的水分容易冻 结,土壤在冻 结后体积膨胀,会导致冷库的地面破裂和整个冷库建筑结构的变形。如果冷库的地面损坏严重,甚至可能导致冷库无法正常使用。因此,在建设冷库时,冷库的地面必须进行有效的保温层处理,以防止土壤冻 结。而且由于冷库的地面需要堆放大量的货物,还要经过各种装卸和运输机械设备,因此其结构应坚固并具有较大的承载能力。

此外,一旦室外空气进入冷库内部,不仅会增加冷库的消耗,还会给冷库带来湿气。湿气的凝结会导致建筑结构,尤其是隔热结构损坏。因此,在冷库建设时,应设置防潮隔热层,以保持冷库建筑的防潮性、气密性。

闪蒸纺超材料鲲纶®既可以阻止水汽进入保温层,又让渗入围护结构的水分得以扩散。疏堵结合,避免水蒸汽在围护结构中聚集,保持保温层干燥,降低冷桥形成概率和保温层冻胀损坏概率,提高建筑保温能力,减少能耗。同时它具有极高的强度,可以保证冷库地面的承载能力。

闪蒸纺超材料兼具“防水性”与“透气性”,既“质轻”又“高强”,可以被广泛应用于医疗包装、防护、建筑、工业、消费品等多个领域,大规模国产化又降低了产品成本,进一步提升了产品竞争力,这给了青昀新材鲲纶®产品广阔的发展空间。

展望未来,孙江表示,闪蒸纺超材料非常有“亲和力”,就像面粉一样,可以根据不同的配方和工艺,添加不同的原材料,制作成各式各样的产品,具有产品研发的多样性。在他看来,青昀新材近期的小目标就是在应用环节打破国外产品的垄断,降低相关应用领域产品的生产门槛和成本。

然而,因其高难度的技术工艺和长期被国外企业垄断,导致闪蒸纺超材料虽好,但能真正用得起的企业却不多。这给闪蒸纺超材料的推广应用带来一定的障碍。

孙江表示,新材料应用要提升产业协同发展水平,我们目前正和东方雨虹等跨界的先进制造企业联合打造新材料的研究创新平台,以期把闪蒸纺超材料的性能充分发挥出来。他对此充满信心。

陈博屹将此模式比作大树,“技术同源好比树根,深入行业才能枝繁叶茂。” (来自来源:《中国建材报》)

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