网投平台 - 网投平台

气凝胶：能改变世界的多功能材料******

　　展览会上展出的具有纳米多孔结构的新型材料气凝胶服装

中新社 任海霞摄

　　【走近超材料①】

　　编者按超材料具有常规材料不具备的超常物理性质，是国际上重点关注的战略前沿领域。我国也高度重视超材料技术的发展，国家自然科学基金、新材料重大专项等都对超材料研究予以立项支持。近年来，越来越多的科研人员对超材料产生兴趣，使超材料的设计开发进入了一个崭新的天地。据此，本版推出“走近超材料”系列报道，展示超材料技术创新发展与产业化应用情况。

　　气凝胶具有高比表面积、高空隙率等特殊的微观结构特点，化学性能稳定、导热系数低、耐高温、使用温度范围广、寿命长。近年来，中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺，开发出生物质基气凝胶等多种新型气凝胶。

　　气凝胶是一种超材料，它非常轻，即使把一块气凝胶放在花蕊上也不会将其压弯。目前，各种各样的气凝胶被开发出来，它们或柔软或坚硬，或导电或绝缘，应用领域广泛。1月10日，中铁一局集团有限公司表示，河南省新乡蒸汽管网项目全面通过验收。蒸汽管网对防腐、保温要求极高，其管道选用了高温离心玻璃棉及纳米气凝胶复合保温材料。项目技术负责人汪惺说，纳米气凝胶隔热效果是传统隔热材料的2—5倍，可极大提高施工质量和施工效率，降低施工成本。

　　作为目前已知导热系数最低、密度最小的固体材料，气凝胶可谓是材料领域的“隔热王者”，并已在航天、石化等领域应用。比如“天问一号”探测器发动机与火星车表面、“长征五号”遥四运载火箭发动机高温燃气系统隔热、嫦娥四号探测器热电池防护等都应用了气凝胶。在我国提出“双碳”目标后，随着技术的不断创新，气凝胶的应用场景也在进一步扩大。

　　具有耐高温、高弹性、强吸附等特性

　　气凝胶是一种纳米级的多孔固态新型材料，所有孔的体积合起来占整个气凝胶体积的绝大多数，甚至可以达到99％以上，具有高比表面积、高空隙率、纳米级孔洞、低密度等特殊的微观结构特点，化学性能稳定、导热系数低、耐高温、高弹性、强吸附、防水效果好、使用温度范围广、寿命长。

　　“可以把气凝胶理解成多孔海绵的一个纳米版。”气凝胶领域技术专家王贝尔说，其孔径在20纳米至50纳米之间。而空气分子大小约为70纳米，大于气凝胶孔隙的直径，因此空气在气凝胶上流动效率极低，加上气凝胶本身比热容很高，热辐射传递能降到最低，因而具有很好的隔热性能。

　　气凝胶主要分为无机气凝胶、有机气凝胶和有机—无机杂化气凝胶三类。其中，无机气凝胶是以无机物为主体，包括单质气凝胶、氧化物气凝胶和硫化物气凝胶等。有机气凝胶则是以有机物为主体，主要包括酚醛气凝胶、纤维素气凝胶、聚酰亚胺气凝胶、壳聚糖气凝胶以及壳聚糖—纤维素气凝胶等。有机—无机杂化气凝胶可利用有机物和无机物各自优势，实现气凝胶特殊的功能化。

　　《科学》杂志2021年将气凝胶列为十大热门科学技术之一，并称其为“可以改变世界的多功能新材料”。王贝尔说，气凝胶是《科学》杂志评选出的十大新材料中，唯一一个已大规模落地于实际商业场景的材料。

　　气凝胶的制备工艺主要分为两步，即通过溶胶—凝胶过程制备凝胶，再利用一定的干燥方法将凝胶内的液态物质替换为气态，从而制得气凝胶。

　　有数据显示，在气凝胶行业的成本结构中，制造成本约占45%。苏州锦富技术股份有限公司董事长助理郑松说，降低气凝胶成本是行业正在努力的一个方向，目前主要路径之一是自动化产线的落地，而成本降低将会打开更多的应用场景。

　　生物质基气凝胶成研究热点

　　据中国石油管道科技研究中心评估，以350摄氏度蒸汽管道的保温应用为例，相比于传统保温材料，气凝胶的保温层厚度可减少2/3，节约能耗40%以上，每公里管道每年可减少二氧化碳排放125吨。

　　数据显示，2021年油气领域对气凝胶的需求占总需求量的56%，另有18%用于工业隔热、9%用于建筑建造、8%用于交通运输。国家新材料产业发展战略咨询委员会在《2022气凝胶行业研究报告》中指出，在新能源汽车蓄电池芯模组中采用气凝胶阻燃材料，可将电池包高温耐受能力提高至800摄氏度以上。随着新能源汽车产业等的发展，气凝胶在新能源汽车及储能行业应用场景广泛，需求量有望持续提升。

　　气凝胶发展迅速。国务院发展研究中心国际技术经济研究所分析员李维科说，近年来，中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺，开发出生物质基气凝胶、石墨烯气凝胶、聚合物气凝胶等多种新型气凝胶。值得一提的是，生物质原料来源广泛、成本低廉、碳源丰富，利用生物质原料制备环保型多孔碳纤维气凝胶是一种经济、可持续的生产方式，因此目前生物质基气凝胶也成为研究的热点。

　　比如中国科学技术大学俞书宏院士团队研发出超弹性纤维素气凝胶，该纤维素气凝胶从室温到零下196摄氏度，都表现出不随温度变化的超弹性、优异的抗疲劳性等，在恶劣环境中具有巨大的隔热潜力。且制备中所使用的材料均为生物质原料，有望解决能源密集型技术和石化材料造成的环境污染问题，是传统不可再生气凝胶的理想替代品。

　　中国林业科学研究院木材工业研究所卢芸研究员团队以木材为基质，将无机、有机气凝胶与木材骨架基体复合，首创了第三代木质纤维素气凝胶。通过对木材及生物质废弃物纤维素的调控，将纤维素比表面积提高了7个数量级，对油污吸附能力高达自身质量的75—300倍，体积用量缩减50%—75%，可降解、可再生。

　　气凝胶发展驶入“快车道”

　　气凝胶的发展得到国家政策的持续支持。2014年和2015年，国家发改委连续两年将气凝胶列入《国家重点节能低碳技术推广目录》，开始对气凝胶进行初步推广应用；2018年6月气凝胶被列入建材新兴产业；同年9月，第一个气凝胶方面的国家标准《纳米孔气凝胶复合绝热制品》发布；2020年，《气凝胶保温隔热涂料系统技术标准》启用；2021年，《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出，推动气凝胶等新型材料研发应用。

　　随着气凝胶应用技术不断成熟，气凝胶发展进入“快车道”。不过，李维科说，目前气凝胶研究仍存在一些问题，比如气凝胶在高温条件下热导率增长较快，与纤维等增强基体材料的黏结性较差；生产过程中会用到许多有机溶剂，容易造成环境污染；气凝胶难以回收利用，不利于可持续发展等。

　　此外，气凝胶生产成本高昂，产品价格昂贵。《2022气凝胶行业研究报告》指出，气凝胶的生产成本主要集中在原材料硅源、设备折旧及能耗方面。有效降低成本既依赖于制备工艺的突破，也需要通过低成本原材料的大规模产业化来实现。

　　气凝胶是罕见的可以同时满足防火、防水、隔热、隔音等多种需求的材料。李维科说，气凝胶的发展和应用仍然处于不断探索的过程，未来的研究方向主要集中在开发纤维素气凝胶、石墨烯气凝胶、钙钛矿结构气凝胶、非金属单质气凝胶等新型气凝胶上。（记者 李 禾）

上海政协委员呼吁发挥新阶层力量讲好中国故事******

　　中新网上海1月13日电(记者 范宇斌)上海市政协委员、上海市新的社会阶层人士联谊会轮值副会长、上海协和教育中心总校长卢慧文12日接受中新网记者采访时表示，“要积极发挥新的社会阶层人士的力量，加强对外交流，讲好中国故事。”

　　卢慧文向中新网记者讲述了两则让她印象深刻的交流往事。

　　“2018年夏，我随一个新阶层代表人士的考察团前往香港、澳门进行考察，考察团成员在和律师、会计师、审计师等行业人员进行同行交流时，香港的接待方感慨，这些年内地来的考察团中体制外的专业人士代表团非常少。”卢慧文说，那次考察中，专业人员之间的同行对话，话题特别多，共鸣特别强，当天会议结束后，大家又自发进行分小组讨论，意犹未尽。

　　“2022年秋，我受邀参加由上海市政协和上海市欧美同学会共同举办的在沪外籍人士‘走进政协’活动，多名本职工作为国际教育、法律咨询、文化艺术的政协委员用英语向外国友人介绍自己的履职工作，引发了外国友人浓厚的兴趣，双方开展了深入的对话。”卢慧文说。

　　两次难忘的经历让卢慧文意识到，要更好地发挥新的社会阶层人士的力量。这一群体由民营企业和外资企业的管理技术人员、中介组织和社会组织从业人员、自由职业人员、新媒体从业人员组成。

　　在她看来，新的社会阶层人士专业化程度高、中外话语系统通畅、跨文化经验丰富、对外交流意愿强烈。“他们身上通常有两个很明显的标签，一是国际化，二是互联网化。在多元环境中能够用对方听得懂、愿接受的方式进行沟通，有机会讲好接地气的、真诚的中国故事，展示可信、可爱、可敬的中国形象。”

　　卢慧文表示，由于新冠疫情等多方面原因，新的社会阶层所在的不少行业当前需要尽快恢复活力，并承担起对外交流的功能。对此，她建议，“要以各种方式支持民间智库、行业协会、行业研究院开展国际交流。”

　　“一次亲身体验胜过百次纸上交锋。”卢慧文建议，要支持各行业的民间组织通过信息交流、友好互访、项目合作、联合研究等方式，尤其是参与或承办有行业影响力的国际化研讨会、论坛等，与国际同行进行公开交流，并邀请其实地参访。通过对话交流和现实接触，交流各方可增进相互理解与互信，并适机开展合作互助。

　　以其从事的民办国际化教育领域为例，卢慧文谈及，世界各地的教育所面临的挑战、正在做的专业工作有很多共通之处，话语系统相对更为接近，可以开展合作的机会很多。“我们应当多鼓励校长、教师在国际教育组织中担任项目协调员、在国际教育论坛中担任主旨演讲嘉宾、鼓励中国学校承办教师专业发展论坛和工作坊。”

　　同时，卢慧文建议，可以用各种方式帮助文化艺术领域“走出去”“请进来”，重启高水平的国际交流。上海应当尽快重启高水平的文化展演、体育赛事，让上海的剧院和场馆重现国际交流的盛况。

　　例如，她谈及，联合国教科文组织认定了一批国际民间节庆活动，如街头体育艺术节、街舞艺术节等，应当鼓励上海的独立艺术家走出去表演和交流，展现中华文化的精彩，还可以通过联合同为新阶层力量的专业艺术制作公司以及咨询、法律、会计、金融等专业服务机构，协助进行文化创意项目的投资、合作和版权交易。

　　文化艺术是新的社会阶层人士集聚的领域之一，卢慧文表示，通过文化艺术的国际交流开展民间外交，可以在潜移默化中起到“四两拨千斤”的作用。“接下来，要全方位立体发力，特别是民间力量应当发挥、活力应当被激发。”(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）