近日，中國航天科工集團三院306所（簡稱306所）喜獲國家知識產(chǎn)權(quán)局“中國專利獎優(yōu)秀獎”，獲獎專利為“一種多組元氣凝膠復合材料及其制備方法”。該獎項是306所科研人員長期不懈探索取得的又一成果。

氣凝膠是一種具有納米孔結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)材料，被科學界譽為“改變世界的神奇材料”。其特殊的結(jié)構(gòu)為其帶來了獨特的性能：首先是密度極低，甚至可以比同體積的空氣更輕；其次是高孔隙率帶來的高比表面積，即1克氣凝膠的表面展開面積可達到1000平方米，使得該材料的熱導率為靜止空氣的一半，是目前已知熱導率最低的隔熱材料。僅需不到傳統(tǒng)材料一半厚度的氣凝膠材料即可達到同樣的隔熱保溫效果。但是，由于制備技術(shù)難度大，氣凝膠材料最初僅在宇航等特殊領(lǐng)域中得到應用，如美國星塵號飛船用該材料收集彗星塵埃、俄羅斯和平號空間站和美國探路者火星探測器將其用于隔熱等。

為了滿足我國新一代武器裝備對高性能隔熱復合材料的需求，306所科研人員開展了氣凝膠材料的研究。從材料微觀結(jié)構(gòu)的探索，到制備規(guī)律的研究，直至掌握氣凝膠復合材料工程化應用技術(shù)。歷經(jīng)十余年的不懈努力，該所氣凝膠材料技術(shù)厚積薄發(fā)，取得了重要的突破，研制開發(fā)出使用溫域覆蓋-100℃至2500℃的系列化、規(guī)?；臍饽z材料產(chǎn)品，并可根據(jù)客戶需求對材料性能進行調(diào)控定制，不但解決了我國多個新型武器裝備型號的關(guān)鍵材料問題，也在民用領(lǐng)域獲得了推廣應用。

306所的氣凝膠相關(guān)產(chǎn)品按照形態(tài)和用途分為氣凝膠構(gòu)件、柔性氈、柔性布三大類。氣凝膠構(gòu)件一般是針對特定的使用需求，通過精細化設(shè)計并制備出來的?？蒲腥藛T通過調(diào)整配方及工藝，綜合平衡材料的隔熱性能、密度、可操作性、尺寸精度等各項技術(shù)指標，使構(gòu)件具備最優(yōu)的綜合性能。例如，加入抗紅外輻射劑，優(yōu)選合適的增強纖維，使構(gòu)件具有耐高溫、隔熱性能穩(wěn)定、可機械加工等優(yōu)點；采用特殊的表面處理技術(shù)和高溫后處理工藝，使材料的強度滿足精加工的要求，提高其抗高速氣流沖刷的能力。這些不同功能的構(gòu)件已成功應用于國防裝備領(lǐng)域，推動了相關(guān)裝備的升級換代。

在氣凝膠構(gòu)件技術(shù)的基礎(chǔ)上，科研人員深入開展低成本技術(shù)研究，開發(fā)出了氣凝膠柔性氈產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有隔熱性能優(yōu)異、厚度可控、柔性好等優(yōu)點，可以連續(xù)化批量生產(chǎn)。產(chǎn)品的幅寬可達1.5米，長度幾十至數(shù)百米不等。在相同成本條件下，其隔熱保溫性能優(yōu)于傳統(tǒng)材料60%以上。該產(chǎn)品已經(jīng)應用于熱力管路、高速鐵路車廂、大型艦船等保溫領(lǐng)域，未來有望推動建筑節(jié)能、石油化工管道保溫、高溫爐體隔熱保溫等民用領(lǐng)域傳統(tǒng)隔熱材料的升級換代。

創(chuàng)新無止境。通過對隔熱型氣凝膠技術(shù)進行功能拓展和材料改性，科研人員又開發(fā)出氣凝膠柔性布這一創(chuàng)新產(chǎn)品。據(jù)該所氣凝膠專業(yè)學術(shù)帶頭人趙英民介紹，“氣凝膠柔性布是一種新型面料，具有重量輕、熱導率極低、柔韌性優(yōu)異、平整度高、疏水透氣性和易用性良好等特點，適用于保暖服裝、鞋帽、帳篷等戶外用品和高溫電子電器產(chǎn)品”。目前，306所已經(jīng)完成了氣凝膠柔性布的中試生產(chǎn)以及氣凝膠保溫鞋的試制和初步推廣，經(jīng)過試穿，用戶反饋氣凝膠保溫鞋在保暖、輕便、舒適等方面較傳統(tǒng)冬靴具有顯著優(yōu)勢。

此外，306所還針對衛(wèi)星和高速飛行器的熱控需求，開發(fā)了一系列具有溫度可調(diào)、相變吸熱量大的高性能相變材料。相變材料是可將一定形式的能量在高于其相變溫度時儲存起來，而在低于其相變溫度時釋放出來加以利用的儲能材料，如我們常見的水就是典型的相變材料，在冰與水的轉(zhuǎn)化過程中會吸收或放出大量的熱?？蒲腥藛T將相變材料與氣凝膠材料結(jié)合起來，制備出既保溫又調(diào)溫的產(chǎn)品，大大提升了上述材料在建筑、戶外、電子、低溫等領(lǐng)域的應用價值。不久前，該所還推出了采用高焓值高熱導率相變材料的智能調(diào)溫杯等產(chǎn)品。

為了支撐氣凝膠工程化技術(shù)研究，306所持續(xù)推進氣凝膠生產(chǎn)條件建設(shè)。目前已建成亞洲最大的3500升超臨界二氧化碳干燥設(shè)備平臺；還陸續(xù)建成了高低溫熱物理性能、力學性能、耐環(huán)境性能等試驗研究和性能評測能力。從而具備了從材料基礎(chǔ)研究、隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)計、產(chǎn)品工程研制、批生產(chǎn)到試驗評價的綜合能力，能夠滿足客戶各種層次的需求。

為了推進氣凝膠產(chǎn)業(yè)化進程，在國家發(fā)改委、財政部和鎮(zhèn)江市政府等的大力支持下，306所在鎮(zhèn)江建成了民用低成本氣凝膠材料生產(chǎn)線，可以批量制備大尺寸、不同規(guī)格、性能可調(diào)的高檔氣凝膠保溫氈、柔性氣凝膠布料等產(chǎn)品，已具備年產(chǎn)4萬立方米氣凝膠柔性氈和50萬平方米氣凝膠柔性布的產(chǎn)能。

在開展科技創(chuàng)新及產(chǎn)品研發(fā)的同時，306所科研人員高度重視知識產(chǎn)權(quán)保護工作，積極申報氣凝膠材料國家專利和國防專利，提出了首先保護技術(shù)核心，進而實現(xiàn)有層次、梯度化的專利保護申報思路，從而實現(xiàn)專利保護作用的最大化。本次獲獎的專利“一種多組元氣凝膠復合材料及其制備方法”就是這種思路下的優(yōu)秀成果。截至目前，306所已經(jīng)申請有關(guān)氣凝膠的發(fā)明專利近30件，已獲授權(quán)15件。值得一提的是，2013年，306所《結(jié)構(gòu)可控二氧化硅氣凝膠隔熱復合材料技術(shù)》項目喜獲國家科學技術(shù)進步二等獎，進一步奠定了306所在國內(nèi)同行業(yè)的領(lǐng)先地位。

為了實現(xiàn)未來更好更快的發(fā)展，306所將堅持走“依托軍品基石，強化自主創(chuàng)新，拓展應用領(lǐng)域，形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模”的軍民融合發(fā)展之路，繼續(xù)開發(fā)高性能、低成本、可重復使用的氣凝膠材料及相關(guān)產(chǎn)品，進一步完善知識產(chǎn)權(quán)保護工作，不斷拓展氣凝膠材料在隔熱、催化、吸附、電容器等軍民領(lǐng)域的應用，加速推動306所氣凝膠技術(shù)躋身于國際領(lǐng)先水平的進程。