初原載于 工大材料匯????2020-05-01

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2020年1月5日下午，泰利能源在硅藻新材料領(lǐng)域第一次對(duì)外進(jìn)行科研成果發(fā)布，各大相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士均出席參加。泰利能源在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)啟了硅藻新材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，第一次向社會(huì)各界全面展示了完整的硅藻生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。他向現(xiàn)場(chǎng)介紹到，硅藻是再生的，泰利能源通過(guò)硅藻的養(yǎng)殖，可以獲取油脂，解決能源枯竭的一些問(wèn)題。

????這么備受關(guān)注的硅藻泥到底有什么過(guò)人之處，今天就讓我們來(lái)深入了解一下~

硅藻泥&硅藻土

硅藻泥以硅藻土為主要原材料，是一種天然環(huán)保內(nèi)墻裝飾材料。用來(lái)替代墻紙和乳膠漆，適用于別墅、公寓、酒店、家居、醫(yī)院等內(nèi)墻裝飾。

? ? ? 硅藻土是硅藻沉積并經(jīng)億萬(wàn)年的礦化后形成硅藻礦物，其主要成分為蛋白石，質(zhì)地輕柔、多孔。電子顯微鏡顯示，硅藻礦物是一種納米級(jí)的多孔材料（微孔直徑約0.1-0.2微米），孔隙率高達(dá)90%，規(guī)則、整齊地排列成圓形和針形，其單位面積上的微細(xì)孔數(shù)量比木炭還要多出數(shù)千倍。這種突出的分子晶格結(jié)構(gòu)特征，決定硅藻礦物具有極強(qiáng)的物理吸附性能和離子交換性能。

硅藻泥發(fā)展歷程

硅藻泥最初源自二十世紀(jì)七、八十年代的硅藻土壁材，2008年在中國(guó)快速崛起被稱(chēng)為硅藻泥，至今約40年左右。在這40年里，硅藻泥大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代。

第一個(gè)青銅時(shí)代：硅藻土壁材誕生

從上世紀(jì)七、八十年代至2008年，近30余年時(shí)間，硅藻土壁材從誕生、生存到初步發(fā)展。硅藻土壁材擁有類(lèi)似蜂窩狀、活性炭式結(jié)構(gòu)的大量微孔，可以呼吸調(diào)濕，凈化空氣，俗稱(chēng)“會(huì)呼吸的墻”，深得飽受悶熱潮濕困擾的民眾喜愛(ài)。

第二個(gè)白銀時(shí)代：催化應(yīng)用探索

從2008年到2013年，不到5年的時(shí)間，硅藻泥企業(yè)依靠原材料，在中國(guó)快速崛起，以其生態(tài)環(huán)保、防潮防霉的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，不斷獲得消費(fèi)者認(rèn)可，拉開(kāi)了硅藻泥向全國(guó)發(fā)展的序幕。

第三個(gè)黃金時(shí)代：硅藻泥全面普及

2013年至今的10年，在硅藻泥研發(fā)技術(shù)不斷完善與提升的過(guò)程中，越來(lái)越多的試點(diǎn)性工程及個(gè)人消費(fèi)者選擇使用硅藻泥產(chǎn)品。

說(shuō)了這么多硅藻泥的相關(guān)歷史，那這次的硅藻新材料還有什么其他特性，是不是只應(yīng)用于裝修產(chǎn)業(yè)呢？

目前硅藻新材料在裝修產(chǎn)業(yè)也有大的發(fā)展，但它的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此，在其他領(lǐng)域也有突出貢獻(xiàn)的，比如鋰離子電池、超疏水涂層等。

鋰離子電池

硅藻新材料能夠在今天的材料世界中嶄露頭角，說(shuō)明其本身就有著很多被人們所需要的優(yōu)點(diǎn)。材料的運(yùn)用也發(fā)展往往會(huì)帶來(lái)一些環(huán)境上的問(wèn)題，這也一直困擾著科學(xué)家們。然而硅藻材料的根本來(lái)源是硅藻礦等純天然材料，不含有任何對(duì)人體有害的物質(zhì)，有著絕對(duì)的環(huán)保性。所以在安全層面，硅藻材料絕對(duì)是佼佼者。

? ? ? ?耐高溫性也是硅藻材料的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有些硅藻材料的耐高溫度甚至可以達(dá)到1300°C，可以滿足一些高溫環(huán)境的特殊需要。就算是不幸燃燒也不會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)。

? ? ? 除此之外，硅藻材料還具有使用壽命較長(zhǎng)，熱傳導(dǎo)率低等諸多優(yōu)點(diǎn)。這些都可以滿足我們生活上和前沿科技上的需求。

? ? ? 針對(duì)硅藻材料的結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)我們可以將該材料運(yùn)用到很多方面。今天的交通確實(shí)比以前發(fā)達(dá)了不少，也處在一個(gè)蒸蒸日上的趨勢(shì)。但是交通工具在帶來(lái)方便的同時(shí)問(wèn)題也隨之而來(lái)，其中非常嚴(yán)重的就是環(huán)境問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和大氣污染，我國(guó)近些年從未停止過(guò)對(duì)新能源汽車(chē)的研究。新能源汽車(chē)相比傳統(tǒng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，對(duì)環(huán)境的污染可以說(shuō)是微乎其微的。但想讓這個(gè)龐然大物在路上飛車(chē)并不容易，其核心技術(shù)就在于續(xù)航。傳統(tǒng)電池根本無(wú)法提供所需要的能量，所以專(zhuān)家們幾把目光放到了電池新星——鋰離子電池上。

? ? ?而硅藻新材料在鋰離子電池的世界中可以說(shuō)是如魚(yú)得水。其具有多級(jí)多孔結(jié)構(gòu)和碳化層，如果將其作為鋰電池的負(fù)極材料則會(huì)大大提高電池的各項(xiàng)性能。根據(jù)今年的新聞發(fā)布會(huì)得知楊曉晶教授及航天五院崔方明、張策研究院團(tuán)隊(duì)課題組已經(jīng)成功研發(fā)了比容量超過(guò)900mAh/g的硅藻殼負(fù)極材料-SiO2@C負(fù)極材料。這對(duì)進(jìn)一步解決新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航問(wèn)題做出了巨大貢獻(xiàn)。

? ? ??除了續(xù)航以外，新能源汽車(chē)對(duì)電池的其他要求也非?？量?，比如說(shuō)體積方面。為了使用方便，新能源汽車(chē)的電池當(dāng)然是越小越好。為了使電池?fù)碛懈玫男阅芎透〉捏w積，硅藻材料再一次進(jìn)入了人們的視線。硅藻殼SiO2@C負(fù)極材料具有超薄的厚度，約15納米，納米孔道直徑約22納米，且孔道豐富分布均勻，這種微觀結(jié)構(gòu)有效緩沖了氧化硅負(fù)極材料在充放電過(guò)程中的體積膨脹，能夠保持高比容量和長(zhǎng)循環(huán)壽命，這使得鋰電池的高容量能夠真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

超疏水涂層

隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，5G成為了各個(gè)大國(guó)所研發(fā)的重要對(duì)象。但相比4G，5G的提升并不是簡(jiǎn)單的基站增多，而是一種全新的技術(shù)提升。所以5G也成為了下一步高精確度高產(chǎn)能的人工智能的基礎(chǔ)。5G肩負(fù)著這么多高精尖的使命，那它對(duì)相應(yīng)環(huán)境的要求也就會(huì)很高。那么硅藻材料能不能起到作用呢？當(dāng)然可以，而且已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出了反應(yīng)器硅藻殼涂層，這是一種基于硅藻殼材料特性開(kāi)發(fā)了一種具有表面微納結(jié)構(gòu)的超疏水涂層，可使材料表面接觸角達(dá)到150°以上，該涂層具有極強(qiáng)的耐摩擦、耐刮擦及耐腐蝕等性能，并可進(jìn)行大規(guī)模制備。由于該涂層的優(yōu)越性能，航空航天，海洋探測(cè)等方面也有一片硅藻新材料的天地。

當(dāng)然，除了在上述的這些高精尖方面，生活中我們也同樣用得到硅藻材料。在建筑方面我們一般會(huì)用硅藻泥來(lái)裝修房子。由于硅藻泥自身的分子多孔結(jié)構(gòu)，因此具有很強(qiáng)的降低噪音功能，可以有效的吸收對(duì)人體有害的高頻音段，并衰減低頻噪功能。其功效相當(dāng)于同等厚度的水泥砂漿和石板的2倍以上，同時(shí)能夠縮短50%的余響時(shí)間，大幅度的減少了噪音對(duì)人身的危害。而且硅藻泥獨(dú)具的"分子篩"結(jié)構(gòu)，在接觸到空氣中的水分后會(huì)產(chǎn)生"瀑布效應(yīng)"，從而不斷的釋放出對(duì)人體有益的負(fù)氧離子。

由此看來(lái)硅藻材料還真是一種“上有君臨天下之氣，下有儒雅謙卑之息的”的好材料啊。

? ? ? 不過(guò)一個(gè)材料無(wú)論又再多得優(yōu)點(diǎn)也掩蓋不了自己得不足之處。硅藻材料又有著哪些缺點(diǎn)呢？雖然硅藻新材料有著不容易沾染灰塵的優(yōu)點(diǎn)，但是一旦沾上了就很難清理干凈，而精密儀器的保存又有不得半點(diǎn)馬虎，所以這也就大幅提高了其儲(chǔ)存的環(huán)境要求。

未來(lái)展望

雖然硅藻泥在高精尖方面有所貢獻(xiàn)，但其主要還是用于裝修產(chǎn)業(yè)。以下總結(jié)了幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)。

1、更符合審美，精致裝修

? ? ?時(shí)下的裝修，再不是單一的裝修，講求定制、多元、功能、精致、藝術(shù)等等關(guān)鍵詞，而產(chǎn)品的個(gè)性化路線是比較受歡迎的關(guān)鍵詞。硅藻泥的材質(zhì)、功能、施工工藝共同造就了完全契合當(dāng)下消費(fèi)觀的壁材產(chǎn)品。而即使經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，硅藻泥的可塑性仍然沒(méi)有被完全發(fā)掘，未來(lái)仍有更廣闊的藝術(shù)性等待研究。在未來(lái)的十年，硅藻泥仍是發(fā)展的十年，造就更藝術(shù)的墻面，是硅藻泥行業(yè)的共同追求。

2、低碳環(huán)保

? ? ? 硅藻泥的無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)、天然原材料、先進(jìn)的加工工藝，造就了無(wú)毒無(wú)害的壁材涂料。選擇硅藻泥裝修，可以達(dá)到“即裝即住”的要求，沒(méi)有有害物質(zhì)，也杜絕了家裝污染。硅藻泥因其環(huán)保性與國(guó)家提倡的低碳環(huán)保理念不謀而合，得到了國(guó)家的大力支持，市場(chǎng)前景可謂前途無(wú)限。

3、性?xún)r(jià)比高

? ? ?硅藻泥據(jù)其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣的凈化，濕度的調(diào)節(jié)，為消費(fèi)者創(chuàng)造更優(yōu)的生活空間。又因其無(wú)機(jī)材料的組成，不易發(fā)霉，壽命高達(dá)20多年，性?xún)r(jià)比大大提升。

所以綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)文化展，人們環(huán)保意識(shí)加強(qiáng)，特別是此次疫情的爆發(fā)，人們渴望健康的需求強(qiáng)烈，對(duì)居住環(huán)保更是有了更高的要求，而硅藻泥就十分符合大眾的要求。硅藻泥是當(dāng)下銷(xiāo)售最火的壁材，這一點(diǎn)毋庸置疑。因此，很多廠商如雨后春筍般，經(jīng)銷(xiāo)商的加盟也非?；馃帷９柙迥嘟?jīng)過(guò)這近十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了完整的穩(wěn)定的服務(wù)鏈。對(duì)于未來(lái)，硅藻泥行業(yè)一定會(huì)長(zhǎng)足發(fā)展，短時(shí)間內(nèi)不可替代。

本期Q&A?

Q1：什么特征決定了硅藻礦物具有極強(qiáng)的物理吸附性能和離子交換性能？

A：硅藻礦物是一種納米級(jí)的多孔材料（微孔直徑約0.1-0.2微米），孔隙率高達(dá)90%，規(guī)則、整齊地排列成圓形和針形，其單位面積上的微細(xì)孔數(shù)量比木炭還要多出數(shù)千倍。

Q2：新聞發(fā)布會(huì)中展示出了哪幾個(gè)材料作用的新方面？

A:硅藻在鋰電池負(fù)極材料中的應(yīng)用?

硅藻殼在超疏水涂層材料上的應(yīng)用?

硅藻殼在重金屬吸附材料中的應(yīng)用

——Вперед, товарищи

參考文獻(xiàn)

“硅藻新材料研究成果發(fā)布會(huì)”--騰訊新聞報(bào)道??

《硅藻泥建筑材料的應(yīng)用》--知網(wǎng)

《5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展》--知網(wǎng)? ? ? ? ? ?

《鋰電池內(nèi)部構(gòu)造的研究——簡(jiǎn)略版》?--百度百科

《普通化學(xué)——第六版》

《硅藻泥未來(lái)前景怎么樣？》--?上層上品硅藻泥 微信公眾號(hào)

硅藻土--百度百科

《硅藻泥的發(fā)展歷程》?--亞皇硅藻泥 微信公眾號(hào)

本文圖文作者：劉海成? ?張驁

本文圖文編輯：張驁

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