电能高效高质转化全国重点实验室：世界最轻固体气凝胶的研发与应用

电能高效高质量转换国家重点实验室成功“掌握”世界最轻固体

耐高温1400℃！该材料的生产设备是长沙制造的

长沙晚报全媒体记者 徐云元

研发名片

电能高效优质转换国家重点实验室由湖南大学、合肥工业大学、湖南中科电气股份有限公司三方共建，以电磁、电加热为重点，为满足国家“双碳”目标、高端工业制造和海洋安全。 、电声高效高质量转换等，重点解决水下远程探测、优质钢材生产和高端材料制备等国家迫切需求，打造高效、优质的国家战略科技力量。电能的高质量转换。

将一朵鲜艳的玫瑰放在几毫米的气凝胶上，然后点燃气凝胶。玫瑰不会受到影响，依然会保持鲜艳绽放的状态……气凝胶具有优异的隔热性能，这些性能优异的材料看似不起眼，但在汽车发动机、动力电池隔热、航空航天、石油运输管道等领域发挥着关键作用。等领域，对保障国计民生具有重要意义。

然而，气凝胶生产的核心设备过去严重依赖进口，一度面临“卡壳”。电能高效高质量转换国家重点实验室主任罗安院士带队打破这一局面。麦格米特集团持续攻关，研发的相关核心设备在国内市场成为“独一无二”。基于核心设备生产的气凝胶已产值突破30亿元。

如今，实验室联合体开发的一系列高频微波电热转换系统已广泛应用于气凝胶、石墨烯、三聚氰胺泡沫等高端材料的生产和制备。

成功“搬运”了世界上最轻的固体

气凝胶被誉为世界上最轻的固体和“冷冻烟雾”。这种新材料看似“脆弱”，但实际上坚固耐用，能够承受高达 1,400°C 的温度。但固化和准备它是非常技术性的。

高频微波电热转换系统是气凝胶等高端材料制备的核心设备。 “就像家用微波炉加热食物一样，高频微波电热转换系统是一种大型微波加热设备，它利用工业微波穿透力强、速度快、均匀性好的特点，对物料进行加热并快速固化。 ”。实验实验室副主任何志兴教授介绍。

在气凝胶的制备过程中，需要稳定的微波功率输出。如果微波功率不稳定，生产出来的材料有的固化良好，有的固化不良，质量会大打折扣。其中，电源作为高频微波电热转换系统的重要组成部分，是实现高功率、高稳定微波发射的关键环节。

麦格米特全球研发中心总监方旺林回忆，在麦格米特进入市场之前，国内企业已经开始生产气凝胶材料，但核心设备大部分依赖进口，所用电源也大多是传统变压器。供电效率较低，故障率较高。

“以前准备材料时，如果一个电源坏了，一批新材料就没用了。我们和罗安院士团队合作，用开关电源代替变压器电源，提高可靠性。目前国内生产的企业气凝胶，固化工段设备基本都是我们提供。”对此，方王林颇为得意。

作为罗安院士团队的核心成员，令何知行印象深刻的一个细节是，在研制超高频微波电热转换系统时，专用电源电压必须达到2万伏。

“我以前从来没有做过这么高压的特种电源，一开始有点紧张。”何知行说道。随后，在罗院士的指导下，采取了安全措施，并严格按照规范程序进行不断调试，尝试了多种测试。历时近三年时间，突破2万伏高稳定电压难题。

凭借该技术方案，新一代超高频微波电热转换系统已进入验证阶段，即将投入量产。届时，气凝胶等高端材料的制备不仅可以进一步提高质量，还可以进一步降低成本，完全可与国际先进水平相媲美。

设备改变品质，品质影响世界

走进电能高效高质量转换国家重点实验室，一楼大厅的两套标语格外醒目。右边“实事求是、敢为人先”的湖湘精神是众所周知的。左边的“设备改变品质，品质影响世界”我们该如何理解？

“这就是我们的科研理念。罗老师一直向我们强调，论文一定要写在祖国身上，一定要把科研成果转化为实际应用的装备，解决实际问题。比如优质特钢可以通过电能转换设备、超薄铜箔、高端材料来生产，世界可以通过这些应用来改变。”何志兴告诉记者。

遵循这些科研理念，罗安院士带领实验室团队瞄准国家重大战略需求和产业发展需求，持续攻关，取得了一批原创性、领先性成果。

电磁搅拌系统设备的研发曾经是我国电磁冶金领域的一个难题。罗安院士及其团队历经上百次方案论证和改进，首创无齿槽电磁搅拌技术，研发出全球最宽的3.6米宽板坯电磁搅拌系统和我国首台30吨双通道电磁加热设备。让我国在这一领域进入世界领先行列。

近年来，团队围绕国家新的战略需求，重点攻关海洋水声探测、通信和海底供电等核心技术和装备。研发的海岛专用供电设备已应用于南海、东海多个岛屿...

“我们未来的目标是在电磁转换领域继续领先世界，在电热转换领域整体达到国际先进水平。”展望未来，35岁的何知行充满信心。

开发商说

“人才是创新的第一资源，实验室将培养更多具有扎实专业技能的高新技术人才和创新人才；同时将与企业建立联合研发中心，通过技术研究和成果转化，帮助企业实现技术创新。开发和产品转化，从而帮助湖南和长沙打造具有核心竞争力的科技创新高地。” ——何知行。

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