澳门新浦新京娱乐賽華征老師,博士畢業于中國科學院大學,2018年于清華大學完成博士後研究工作後加入澳门新浦新京娱乐,獲内蒙古自治區高層次引進人才(第五類)支持,2020年入選自治區“草原英才”,現任能源化學工程系系主任。其近年來結合光伏矽生産過程中的副産類矽粉等自治區大宗固體廢棄物及特色資源主要從以下幾個方面開展研究工作:
1、以光伏矽生産過程中的副産類矽粉、煤基固廢及富鉀闆岩尾礦制備高附加值氣凝膠材料
氣凝膠是濕凝膠經特殊的幹燥處理使得凝膠骨架間的液相被氣相所取代,而凝膠骨架完好地保留下來所得到的一種納米超多孔材料(如圖1所示)。獨特的微觀結構賦予氣凝膠材料諸多優異的特性,使其在隔熱、儲能、催化、分離、電池、航空航天等諸多領域具有良好的應用前景,因而被譽為“能夠改變世界的神奇材料”。
圖1.SiO2氣凝膠材料基本制備流程。
近年來,氣凝膠材料的産業化剛剛興起,國家2017年剛頒布了氣凝膠材料的國家标準,目前相關産業正處在高速發展的黃金期。氣凝膠材料屬于高附加值新材料,目前SiO2氣凝膠粉體市場售價每公斤不低于250元,氣凝膠氈(1公分厚)每平米不低于300元。相較于以光伏副産矽粉、煤基固廢或富鉀闆岩尾礦中的矽、鋁加工成白炭黑、沸石、雪矽鈣石甚至水泥填料等低附加值産品而言,将其轉化成氣凝膠材料商業價值更高,更有利于大規模應用。
此外,目前氣凝膠産品最大的應用領域為依靠其超級隔熱性能用于管道保溫,此類産品對内蒙古當地鋼鐵、化工、城市供暖等行業實現節能減排、降低能耗均具有重要意義。
賽華征老師課題組經過技術開發,成功實現光伏矽生産過程中的副産類矽粉等含矽固廢制備SiO2氣凝膠以及SiO2-Al2O3二元複合氣凝膠超級隔熱材料,有利于固體廢棄物的高值化利用及節能降耗的實施。
2、稀土基亞納米新材料的開發
随着對納米尺寸效應認識的不斷加深,人們發現當材料在某一維度上的尺寸進一步降低,直至幾個納米,甚至2 nm以下時,表面原子急劇增多,表面能大幅增大,導緻材料表現出比傳統納米材料更為獨特的性質,因此這類材料也被稱作亞納米材料。其中,無機亞納米顆粒能夠呈現高粘性的特征,而無機亞納米纖維則能夠像高分子一樣呈現出良好的機械柔性。與此同時,稀土元素被證明可以被有效地加工成亞納米顆粒及纖維,賽華征老師課題組近期成功實現對稀土基亞納米材料的表面基團進行調控而進一步豐富了其功能特性,并在此基礎上将稀土基亞納米纖維作為結構增韌劑用于材料力學性能改善,将稀土基亞納米顆粒用于保溫塗料等功能塗料的制備。
圖2.a) GdOOH的亞納米纖維顯微結構;b) GdOOH亞納米纖維經表面基團調控以後組裝而成的氣凝膠;c) GdOOH亞納米纖維作為結構增韌劑制備的高強度SiO2氣凝膠;d)镧、铈複合羟基氧化物的亞納米顆粒作為膠黏劑所制功能塗層。
3、梯度發泡型防火塗料的開發
近年來随着建築業的蓬勃發展以及我國消防法規的日益健全,消防工作越來越受到重視,防火材料的研究也日漸深入,新品種不斷問世。各類防火材料的不斷完善和快速發展将會為促進消防事業的發展,在保護國家和人民群衆的生命财産安全方面發揮重大作用。
然而,目前市場上現有的防火塗料是不透明的,塗覆于被保護基底材料以後将對材料的色澤、外觀造成巨大的影響,完全無法滿足部分場景的應用需求,比如木質結構建築中木材自身的色澤和紋路将被完全掩蓋,使其喪失應有的美感。此外,通過前期市場調研采樣,可以發現目前市場上現有的防火塗料的防火性能遠遠達不到真正的防火要求(即便他們宣稱擁有第三方檢測報告),而且市場上能見到的防火塗料基本都是有機塗料,遇火會産生刺激性煙霧,極其不利于火災防護。
針對防火塗料目前存在的上述問題,賽華征課題組聚焦無機水性防火塗料,開展技術攻關,經過多次實驗最終以透明發泡體系為A組分,成膜助劑為B組分,成功研發出一款具有優異透光性和防火性的雙組分梯度發泡型透明防火塗料。該塗料體系不僅僅解決了純無機水性塗料在高濕度環境下幹燥難的問題,而且塗覆以後具有良好的透光度,遇到火焰吸收熱量逐步發泡,多孔發泡體可以有效阻止熱量傳遞,進而抑制被防護基體溫度升高或者燃燒。
圖3.梯度發泡型透明防火塗層防火性能展示。
4、賽華征老師課題組其它成果
(1)完成SiO2氣凝膠粉體中試線的搭建及調試;
圖4.SiO2氣凝膠粉體中試線(距内科大開車10分鐘,可參觀)
(2)實現具有優異保溫性能的氣凝膠纖維、氣凝膠塗層的制備;
(3)實現褐煤腐植酸基凝膠材料的合成,可作為界面蒸發材料應用于高鹽水淡化;
(4)在微生物纖維素基油水分離膜研究工作的基礎上,近期成功制備出高效的空氣過濾膜,其過濾PM0.3的效率高于99.999%,用于超潔淨空間所需過濾器的濾芯。
圖5.過濾膜的示意圖以及《科技日報》和《内蒙古日報》的報道(該成果被評為2020年自治區十大關鍵技術突破)