成果转化进行时 节能40！稀土新材料颠覆传统节能玻璃性能
2021/4/2 9:57:11
来自包头稀土研究院的消息，国内首条稀土纳米断热材料（EASTO.1098断热稀土玻璃涂层）中试生产示范线正在包头市筹建。
稀土纳米断热材料材料由包头稀土研究院自主研发，已被认定为2020年内蒙古自治区级首批次新材料。 该材料涂在玻璃上可实现95%红外线或紫外线的断热效果，并在3小时内能快速降温，最高可调节温度7—15度，节能25%—40%。与目前市场化的玻璃贴膜、low-E玻璃等同类产品相比，EASYTO.1098断热稀土玻璃涂层具有更好的断热效果、更高的便捷度以及更强的物理化学稳定性等优点。
稀土纳米断热材料问世
颠覆传统节能玻璃性能
在我国，一直以来建筑能耗问题都十分严峻。我国建筑面积总量巨大，90%以上采用的是普通玻璃。按照2010年我国节能目标计算，平均每年新增断热玻璃约13.2亿平方米，稀土纳米断热材料的市场需求量巨大。在《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》中就提出到2020年，我国城镇新建建筑能效将提高20%，绿色建筑面积比重超过50%。
建筑能耗的40%消耗在玻璃门窗上，所以提高玻璃的隔热性能尤为关键。目前建筑隔热较为常用的低热辐射玻璃（Low-E）是通过在普通玻璃表面镀层来实现隔热效果的。然而，这类玻璃在建筑外墙被大量使用后，虽然对建筑本身起到了良好的保温和隔热性能，但是会大量反射太阳光，并造成大量的光污染问题。
“传统Low-E玻璃和玻璃产品的隔热原理是通过在普通玻璃表面镀层来实现隔热效果，镀膜后，Low-E玻璃可以对波长2500nm以上远红外线起到良好的反射作用，但也会造成污染。能吸收光子也许是更好的选择。”包头稀土研究院尹健博士说，“我们也是受局域表面等离子体共振（LSPR）现象的启发，因为具有一定长径比的金纳米带，其表面电子可以与一定频率的入射光子发生共振，并强烈地吸收入射光子，再通过对材料粒径和形貌的调控，可以实现对红外光子的选择性吸收，就可以做成红外线吸收材料。”
包头稀土研究院高级工程师鲁飞介绍，他们做的涂层以稀土化合物为基础，一方面，由于硼原子具有很强的电负性，其可以与稀土元素形成较强的作用力，使得形成的稀土纳米断热材料具有良好的耐酸碱性；另一方面，在形成的稀土纳米硼化物材料中，稀土元素自身的外层电子提供了大量自由电子，当入射光的光子激发时，自由电子与入射光子发生共振，从而在宏观上表现为吸热能力。
此外，通过对稀土元素种类以及掺杂量的调控，可以进一步控制入射光子发生共振的波长范围。利用这种方法，研发团队成功开发出了具有良好耐候性的高性能稀土纳米复合断热材料，很好解决了现有材料环境稳定性不足与无法对红外线进行光谱吸收的“卡脖子”问题。
稀土纳米断热材料产业放大
助力绿色发展
2019年11月，包头稀土研究院与成都易涂捷威科技有限公司（以下简称易涂捷威科技）建立了断热稀土联合实验室，联合推进新型稀土纳米断热涂层的产业化进程，新型稀土纳米断热材料及涂层产业制备技术已突破。
“目前，我们已筹备建立国内首条月产800公斤稀土纳米断热浆料中试生产示范线，预计首期投资2000万元。”包头稀土研究院温永清说，他们开发的涂层指标与国外产品相当，甚至优于国外产品，在技术层面实现了“弯道超车”，填补了国内断热玻璃涂层材料的空白，同时完全可替代进口产品。
“研究院成功开发了十余种稀土纳米断热浆料产业化制备技术，目前，该技术国内发表论文2篇，申请3项国内发明专利，1项外观设计专利。”鲁飞说，“我们开发的涂层，红、紫外线阻隔大于90%，可见光透过率大于等于70%，涂层在断热效果、便捷度及稳定性等方面均优于目前市场上的玻璃贴膜、low-E玻璃及中空玻璃等同类产品。”
据了解，目前易涂捷威科技已建立了11家分公司，与全国10余个省份80多个城市签订了产品代理协议，今年预计可实现销售近3000万元。产品上市后，可广泛运用于节能环保型汽车和节能型建筑玻璃上，能有效解决汽车和建筑内部温度高、空调能耗大等问题，为我国节能环保事业做出贡献。
（包头市科技局）
稀土纳米断热材料材料由包头稀土研究院自主研发，已被认定为2020年内蒙古自治区级首批次新材料。 该材料涂在玻璃上可实现95%红外线或紫外线的断热效果，并在3小时内能快速降温，最高可调节温度7—15度，节能25%—40%。与目前市场化的玻璃贴膜、low-E玻璃等同类产品相比，EASYTO.1098断热稀土玻璃涂层具有更好的断热效果、更高的便捷度以及更强的物理化学稳定性等优点。
稀土纳米断热材料问世
颠覆传统节能玻璃性能
在我国，一直以来建筑能耗问题都十分严峻。我国建筑面积总量巨大，90%以上采用的是普通玻璃。按照2010年我国节能目标计算，平均每年新增断热玻璃约13.2亿平方米，稀土纳米断热材料的市场需求量巨大。在《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》中就提出到2020年，我国城镇新建建筑能效将提高20%，绿色建筑面积比重超过50%。
建筑能耗的40%消耗在玻璃门窗上，所以提高玻璃的隔热性能尤为关键。目前建筑隔热较为常用的低热辐射玻璃（Low-E）是通过在普通玻璃表面镀层来实现隔热效果的。然而，这类玻璃在建筑外墙被大量使用后，虽然对建筑本身起到了良好的保温和隔热性能，但是会大量反射太阳光，并造成大量的光污染问题。
“传统Low-E玻璃和玻璃产品的隔热原理是通过在普通玻璃表面镀层来实现隔热效果，镀膜后，Low-E玻璃可以对波长2500nm以上远红外线起到良好的反射作用，但也会造成污染。能吸收光子也许是更好的选择。”包头稀土研究院尹健博士说，“我们也是受局域表面等离子体共振（LSPR）现象的启发，因为具有一定长径比的金纳米带，其表面电子可以与一定频率的入射光子发生共振，并强烈地吸收入射光子，再通过对材料粒径和形貌的调控，可以实现对红外光子的选择性吸收，就可以做成红外线吸收材料。”
包头稀土研究院高级工程师鲁飞介绍，他们做的涂层以稀土化合物为基础，一方面，由于硼原子具有很强的电负性，其可以与稀土元素形成较强的作用力，使得形成的稀土纳米断热材料具有良好的耐酸碱性；另一方面，在形成的稀土纳米硼化物材料中，稀土元素自身的外层电子提供了大量自由电子，当入射光的光子激发时，自由电子与入射光子发生共振，从而在宏观上表现为吸热能力。
此外，通过对稀土元素种类以及掺杂量的调控，可以进一步控制入射光子发生共振的波长范围。利用这种方法，研发团队成功开发出了具有良好耐候性的高性能稀土纳米复合断热材料，很好解决了现有材料环境稳定性不足与无法对红外线进行光谱吸收的“卡脖子”问题。
稀土纳米断热材料产业放大
助力绿色发展
2019年11月，包头稀土研究院与成都易涂捷威科技有限公司（以下简称易涂捷威科技）建立了断热稀土联合实验室，联合推进新型稀土纳米断热涂层的产业化进程，新型稀土纳米断热材料及涂层产业制备技术已突破。
“目前，我们已筹备建立国内首条月产800公斤稀土纳米断热浆料中试生产示范线，预计首期投资2000万元。”包头稀土研究院温永清说，他们开发的涂层指标与国外产品相当，甚至优于国外产品，在技术层面实现了“弯道超车”，填补了国内断热玻璃涂层材料的空白，同时完全可替代进口产品。
“研究院成功开发了十余种稀土纳米断热浆料产业化制备技术，目前，该技术国内发表论文2篇，申请3项国内发明专利，1项外观设计专利。”鲁飞说，“我们开发的涂层，红、紫外线阻隔大于90%，可见光透过率大于等于70%，涂层在断热效果、便捷度及稳定性等方面均优于目前市场上的玻璃贴膜、low-E玻璃及中空玻璃等同类产品。”
据了解，目前易涂捷威科技已建立了11家分公司，与全国10余个省份80多个城市签订了产品代理协议，今年预计可实现销售近3000万元。产品上市后，可广泛运用于节能环保型汽车和节能型建筑玻璃上，能有效解决汽车和建筑内部温度高、空调能耗大等问题，为我国节能环保事业做出贡献。
（包头市科技局）
