稀土断热涂层与稀土镀膜玻璃

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单位简介

天津包钢稀土研究院有限责任公司成立于2012年，注册资本4550万元，是全国最大的综合性稀土研发机构包头稀土研究院在天津设立的独立法人实体，拥有实验楼5045平米，具备较完善的办公、科研、中试条件。现有职工50人，其中科研人员42人，博士或硕士37人，组建研发团队6个，累计申请专利97项，已授权59项，申请商标9项、发表论文20余篇、参与标准起草30余项，公司先后被认定成为“天津市产业技术研究院”、 “天津市专精特新中小企业”、“天津市瞪羚企业”等。

案例概述

利用稀土材料的特殊性质，通过选择性阻隔红外线与紫外线来实现隔热节能。针对市场需求分别开发出了稀土纳米断热涂层产品与稀土镀膜玻璃产品。项目针对建筑节能改造市场，对建筑节能改造，通过降低建筑的能耗，降低建筑碳排放。目前产品已销往全国50余省市，年产值达3000余万元，对当地就业起到了拉动作用。

技术原理

稀土断热材料是将入射光按照波长进行“筛分”。具体来说，波长小于380 nm的入射光被称为紫外线，波长在380-800 nm范围内被称为可见光，而波长大于800 nm被称为红外线。人眼只能识别波长在380-800 nm的可见光，无法识别紫外线与红外线。稀土材料因其表面的特殊电子层结构，其形成的硼化物可以与一定波长的入射光发生共振，在宏观上体现为对红外线的选择性吸收能力。

适用范围

已有建筑玻璃及新建建筑玻璃。

工艺流程及说明

稀土材料的红外吸收性能对产品的最终性能起到了重要影响，因此，稀土材料的性能稀土元素组成，离子与空穴掺杂，材料粒径与形貌影响，以及表面基团对红外吸收性能影响等，因此，稀土纳米断热浆料核心工艺主要包括两方面，一是粉体烧结工艺，粉体烧结过程影响稀土粉体的元素组成，离子与空穴掺杂情况等。二是纳米材料研磨工艺，该工艺主要指采用机械研磨法制备纳米浆料，该工艺主要影响稀土粉体的最终粒径粒径、形貌以及表面化学组成。

主要技术参数

紫外线与红外线实现90%以上的阻隔，涂层和玻璃产品在同行对比中处于领先地位。

经济指标

截至2022年，稀土断热涂层产品已与韩国、日本、马来西亚以及国内70余个城市签约近百家代理商。产品在青岛平度高铁站、济南西站、长春站、沙坡头机场等交通枢纽，无锡海岸城、广州华侨城等商业综合体，成都金堂体育馆、四川省档案馆等公共建筑及苏州希尔顿酒店等众多工程项目中施工应用，年产值达3000余万元。

工程示范及应用情况

1. 常州市武进区吾悦广场项目
对4000平米穹顶玻璃进行节能改造，年降低碳排放60余吨，产生经济效益500余万元
2. 济南西站
对候车大厅5000平米穹顶玻璃进行节能化改造，年降低碳排放80余吨，产生经济效益800余万元
3. 上海港汇恒隆广场
对4000平米顶面玻璃进行节能改造，每年可为上海港汇恒隆广场节约电能最高达487684度，每年最高可直接节约电费 487684 元。使用建筑玻璃用稀土断热涂料之后，全年可以减少二氧化碳排放486220.9kg。

推广前景

截至2022年，稀土断热涂层产品已与韩国、日本、马来西亚以及国内70余个城市签约近百家代理商。产品在青岛平度高铁站、济南西站、长春站、沙坡头机场等交通枢纽，无锡海岸城、广州华侨城等商业综合体，成都金堂体育馆、四川省档案馆等公共建筑及苏州希尔顿酒店等众多工程项目中施工应用，年产值达3000余万元。稀土镀膜玻璃项目目前已与新疆金晶玻璃有限公司合作开发镀膜项目大试生产线，预期日产镀膜玻璃15000 平，展现了极高的经济潜力。

获奖情况

奖励：2021年天津市知识产权创新创业发明与设计大赛一等奖
稀土科学技术二等奖
团体标准：建筑玻璃用稀土断热涂料（T/CSRE 15001—2022 T/CNCIA 01022—2022）
专利情况：
1.外包装瓶（断热涂料）CN306254512S
2.一种高透稀土纳米隔热浆料及其制备方法CN110540814B
3.多稀土共掺杂硼化物及其纳米隔热粉的制备方法和应用CN111285380B
4.一种基于量子点的智能调光玻璃变色隔热胶膜的制备方法CN113355030B
5.一种稀土基的紫外线屏蔽型镀膜玻璃CN114230194B
6.一种疏散蓬松MB6纳米低传热粉体材料的制备方法CN114524439B
7.一种高熵稀土共掺杂纳米低传热粉体材料及其制备方法CN114524440B
8.利用微波加热低温合成纳米稀土硼化物材料的制备方法CN114873601B

其他说明

国内外技术现状说明：
2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，提出要采取更加有力的政策和措施，使二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
2020年12月12日，在联合国及有关国家以视频方式举行气候雄心峰会。中国国家主席习近平出席峰会并发表题为《继往开来，开启全球应对气候变化新征程》的重要讲话，作出包括到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65％以上等新承诺。
“中国历来重信守诺”。而所谓碳中和是指通过植树造林，节能减排等形式，将企业，团体或者个人在一定时间内直接或者间接产生排放的温室气体抵消掉，从而实现二氧化碳的零排放。因此，能否在实现2060年碳中和这个伟大目标的方向上贡献稀土力量是本项目研究的基本出发点。
在节能减排方面，目前建筑的主要能耗用于如空调等温度调节设备，在南方城市，空调系统的能耗甚至高达建筑整体能耗的40%-60%。温度调节设备能耗的根本原因在于建筑保温性能差，因此，若能直接从热量的传输过程入手，从根本上提高建筑物的保温性能，将大大降低建筑能耗，并将有力地推进社会碳中和目标的实现。
断热稀土涂层产品细分领域为现有住房门窗的节能化改造、使用条件是采用人工涂刷方式在窗户外窗面进行涂刷节能改造。同类节能化改造产品包括幕墙外墙贴膜，幕墙玻璃更换等方法。幕墙外墙面贴膜的方法，其老化性不如本产品，贴膜后膜层会在几个月内起皮开裂，而若将隔热膜贴于室内，则会大大降低产品的隔热性能。而更换外窗玻璃方法，需要将建筑内办公人员清空进行施工，这显然不适合现有建筑的节能化改造。本产品因为在外窗面涂刷施工，因此施工改造过程不会影响建筑内人员办公和居住，真正适合于建筑节能化改造。
稀土镀膜玻璃产品细分领域为生产节能建筑玻璃，使用条件是直接在工厂中生产节能玻璃产品。相比于Low-E玻璃，产品有更好的隔热性能和耐老化性能，而生产设备投入仅为Low-E玻璃镀膜生产线的零头，有极强的推广应用经济性。