【原创】“双碳”目标下,陶瓷大有可为——专访清华大学潘伟教授


来源:中国粉体网   平安

[导读]  中国粉体网专访清华大学潘伟教授

中国粉体网讯  新型陶瓷作为新材料的重要分支,已经成为许多高技术领域发展的关键材料,陶瓷人的贡献与智慧关乎着我国整个工业的发展与进步。2023年3月9日,由中国粉体网主办,萍乡市湘东区人民政府、江西萍乡龙发实业股份有限公司、萍乡市工业陶瓷行业商会协办的“第五届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”在江西萍乡湘东区会议中心隆重开幕!会议期间,我们邀请到众多专家学者做客“对话”栏目,围绕新型陶瓷技术与产业发展进行访谈交流。本期为您分享中国粉体网对清华大学潘伟教授的专访。




中国粉体网:潘教授,请问“双碳”战略下,哪些新型陶瓷材料的市场前景更为广阔?

潘教授:陶瓷气体分离器有很大的应用前景。大概十年前,我参加了欧洲的一个陶瓷分离器专题研讨会,这个研讨会专门介绍了各种各样的气体分离捕捉的应用。实际上,很多国家都非常关注气体分离。比如说我们很多的热电厂排出的气体是高温的,在高温下不能使用有机分离膜,只能用无机的分离膜。一般是通过调整陶瓷的孔径,来实现高温下气体的分离。高温下分离出来的气体由于具有比较高的能量,还可以转移到其它化工生产过程中去利用。

目前国内有很多企业在研发陶瓷分离膜,应用于环保和降低气体排放。据我了解,十几年前山东工陶院就已经开始在做陶瓷分离膜。除了应用于高温气体的陶瓷分离膜,还有在腐蚀性的气体环境中也是须要用陶瓷分离膜。

另外,根据陶瓷材料的一些特殊性能,例如氧化锌、氧化钛等还包括其它一些氧化物陶瓷具有半导体特性、光催化的特性,当建筑物外墙粘上这些功能型的陶瓷涂层时,可以实现环境中的二氧化碳的转化。特别是未来环保型的建筑外墙砖,甚至一些景观中,使用功能型的陶瓷涂层对降低排放是有好处的。

我曾经在日本产经研究所看到他们的一个水池里边,底下铺的陶瓷砖上面加了纳米氧化钛涂层,它可以在光催化下把水中的有害的有机物进行分解。在“双碳”战略下,在环境治理方面,陶瓷是大有可为的。最近,我去参加国家重点项目验收时看了几家企业,他们都在利用陶瓷进行蓄热、热量的采集和转化,利用陶瓷的废弃物做成蓄热砖,都是很好的一些应用,能够减少煤等化石燃料的应用,从而在整体上减少碳排放。

中国粉体网:请问,“双碳”战略对于陶瓷的挑战,具体体现在哪些方面?

潘教授:中国的陶瓷产业非常大,日用陶瓷的产量占全世界的70%,艺术陶瓷占60%,一大部分的日用陶瓷是出口。这些陶瓷在生产过程中如何降低碳的排放,是一个挑战。大概十几年前我去广西、广东等地发现很多企业在用煤做燃料,污染比较严重。近些年,企业改用气,比用煤要环保一些,但是从长远看,要用电。对于用气的窑炉,它选择一些新型的保温材料、耐火材料,可以进一步减少天然气的使用量。

中国粉体网:潘教授,您认为国内新型陶瓷产业发展过程中存在哪些主要的问题?

潘教授:中国是传统陶瓷大国,产量非常大,在建筑陶瓷方面产量也很大。中国的高技术陶瓷或现代陶瓷,相对来说还处于中低端的水平。其中,我们国家的电子陶瓷使用了国际上先进的技术,与发达国家的水平比较接近;但是,应用在一些精密仪器设备上的结构陶瓷,我们和国际上一些企业的差距还是比较大的,像半导体装备中应用的大量陶瓷零部件目前还是依赖于进口。

中国粉体网:潘教授,国外的陶瓷企业在“双碳”背景下有哪些值得我们借鉴学习的地方?

潘教授:我去过日本、韩国做高技术陶瓷的企业,在节能方面他们做得很好。他们使用的装备,特别是能耗最高的烧结过程中用到的炉子,由于他们使用了先进的保温材料、耐火材料、隔热材料,所以能耗普遍比我们低。另外,他们在整个生产过程中的质量管理、对排放的控制,都做得比较好。我去日本东芝的半导体陶瓷事业部,看过他们的废弃物排放,整体的把控是很严格的,这涉及到企业的整体管理,很多地方值得我们借鉴学习。另外,日本政府也有很严格的这方面的政策法规,对废气、废水的排放都有很成熟的技术和管理,同时,大众的环保观念意识也很强。

中国粉体网:潘教授,近些年您的主要研究方向是什么?有哪些研究成果可以给我们介绍一下?

潘教授:近些年我的主要研究方向,一个是半导体装备用陶瓷零部件,另一个是重型燃气轮机和飞机发动机的高温叶片上的陶瓷隔热涂层材料。

在燃气轮机用的低导热、长寿命的热障涂层领域,我们取得了很大的进展。过去我们和国外合作,包括美国GE、日本三菱重工公司都有很好的合作。目前,日本三菱重工最新的燃气轮机使用温度可以达到1600℃,它的高温叶片涂层材料是我们20年前联合开发的。

另外在半导体装备用的陶瓷零部件领域,这在我国是一个卡脖子的技术,我们也取得了一些进展,和国内的半导体设备生产厂商有着很好的合作,希望将来能够在国内落地,应用到半导体设备当中去。

(中国粉体网采访/山川、文字整理/平安;经潘教授审阅)

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作者:平安

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