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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）
一览十年成就，这个展看点满满！******
中新网北京10月15日电 (刘欢)近日，“奋进新时代”主题成就展在北京展览馆举办，展览全景式、多角度、沉浸式地展现了十年来我国政治、经济、文化等领域的巨大成就与崭新面貌。
展览设有序厅、中央综合展区、地方展区、展望展区、室外展区和互动展区6个展区，运用图片、实物、模型等6000多项展览要素。其中，中央综合展区以经济建设、深化改革、依法治国等为主题设置了12个单元，地方展区则有辽宁、浙江、湖北等地。
展馆中，DF-26、DF-31AG等导弹武器模型纷纷亮相，中国经济“奇迹”号巨轮模型、神舟十二号返回舱、全球首款3kg负载高精度掌上六轴工业机器人也吸引了不少观众。
图为中国经济“奇迹”号巨轮模型 中新网记者 李霈韵 摄。在中央综合展区，首个单元“经济建设奋楫扬帆 谱写高质量发展新篇章”的展厅中央正是中国经济“奇迹”号巨轮模型。
巨轮上有七根立柱，做成风帆形状，用一组组数据展示了中国这十年的发展成就：国内生产总值从53.9万亿元增长到114.4万亿元、制造业增加值从16.98万亿元增加到31.4万亿元……
图为参观者在中国第一型按照国际适航标准、完全自主研制的民用大涵道比涡扇发动机“长江-1000”模型前驻足。 中新社记者 侯宇 摄。在巨轮两侧，还陈列着“复兴号”高速列车、工业制造器械、我国首个太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”等模型。
图为展区高速列车模型 中新网记者 李霈韵 摄。在“积极发展全过程人民民主 建设社会主义民主政治”单元展厅中，最令人瞩目的是12张选民证。
据了解，这些选民证来源于山西省太原市市民韩玉峰。从1953年到2021年、从繁体字到简体字，如今他已89岁，参加了12次人大代表选举。
图为展区中中新社“习言道”融媒体栏目 中新网记者 李霈韵 摄。“展览主要把咱们国家这十年的卓越成就展现给大家，科技、生态、扶贫......真的每一块都值得我们骄傲。”江西展区的讲解员徐晨颖说，自展览开幕，每天都有很多人来参观。
图为中央媒体特殊栏目、网站、融媒体平台，中新网记者 李霈韵 摄。来自湖北省武汉市的谢蓓是已经是第二次参加国家级大型展览讲解工作。一个半月前，她从层层选拔中脱颖而出，成为湖北展区的讲解员。为此，她搜集、学习了大量资料，“越了解，感受就越深刻，这十年发展真是太快了！”
谢蓓向中新网表示，作为十年成就的见证者与讲述者，她感到很自豪。在学习和讲解过程中，战疫部分的故事最让谢蓓感动，观众也听得最认真。
“了不起，真是英雄的城市！”她看到，人群中，有人竖起了大拇指。
还有不少湖北老乡找到展区，见到谢蓓就高兴地说：“我就是湖北人，专门找过来的！”这时，她就会笑着说：“欢迎您回家！”
有些游客，还会拉着谢蓓去看展区九省通渠的地图，“他们就指着地图说，‘我家就在这里’，有什么什么特产和特色，感觉特别亲切。”
图为中央综合展区第一单元展区参观者在参观神舟十二号返回舱 中新网记者 李霈韵 摄。在现场，一位展区工作人员正在视频电话中，给4岁的女儿介绍每个展区的内容，“你看，这就是你吃的大米，是辽宁的......”他告诉中新网，孩子远在家乡，他就用这种形式带她参观，“有些研究成果啊，以前只是听说过，现在都知道来自哪，怎么做出来的。”
人来人往的展览现场，有一位78岁、头发已经花白的老人在一块12英寸大硅片前停留了许久。
年轻时，他曾在电子管厂工作，“从前，咱们国家只能生产5公分大小的，后来是10公分，现在都能做出这么大尺寸的了，”他一边用手比划着，一边感叹着，“这很难得的，应该好好和大家讲讲！”(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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