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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）

万千新气象 携手谱写中巴关系新篇章******

　　新年伊始，万象更新，中国和巴西关系也展现出新气象。1月1日，中国国家副主席王岐山作为习近平主席特别代表，率团赴巴出席卢拉新政府就职仪式。王岐山副主席转交了习近平主席的亲署函，并分别同卢拉总统、阿尔克明副总统和卸任副总统莫朗举行了会晤。巴西国家电视台发布的视频中，王岐山副主席和卢拉总统友好拥抱，双手紧握，并共同向镜头竖起大拇指，充分彰显着两国间的亲密友谊和双方对中巴关系不断发展的期待。

　　不久前,中巴相继完成国内重大政治议程。中国共产党第二十次全国代表大会胜利召开，选举产生了以习近平同志为核心的新一届中央领导集体，并对未来一段时期中国党和国家各项事业发展做出了战略部署。巴西顺利完成政府换届，卢拉新一届政府框架已经成型，正致力于推动全社会广泛参与政治，共建更加公平、民主、团结的巴西。

　　此访对双方而言既是新互动，也是再相逢。两国高层保持密切交往，习近平主席于2014年、2019年两次访问巴西。卢拉总统在2003年至2010年任期内3次访华。王岐山担任国务院副总理期间曾于2012年访问巴西，并长期担任中巴高层协调与合作委员会中方主席，同巴西副总统共主持3次全会。此次访巴期间，王岐山副主席和卢拉总统亲切交谈，一见如故，再叙双方友谊佳话。

　　中巴两国都是具有全球影响的发展中大国和重要新兴市场国家，天然地拥有广泛的共同语言。历经近半个世纪，中巴关系已发展为成熟活跃的发展中大国关系，长期保持快速稳定发展。新形势下，双方在既有坚实友谊基础上开启友好互动，中巴关系发展更加值得期待。

　　中巴政治互信不断增强。两国元首亲自关心和推动中巴关系发展。习近平主席在亲署函中表示高度重视中巴全面战略伙伴关系发展，愿从战略高度和长远角度，引领和推动中巴全面战略伙伴关系迈向更高水平，更好造福两国和两国人民。卢拉总统则表示期待率团访华，与中方进一步深化各领域务实合作，增进两国人民友谊，推动巴中关系再上新台阶。

　　中巴务实合作成果丰硕。中国连续13年保持巴西最大贸易伙伴和最大出口市场地位，巴西是中国在拉美最大投资目的国。双方在基础设施、农牧业、能矿、电力、汽车制造等传统领域积累了丰硕的合作成果，在科技创新、数字经济、绿色经济等新兴领域合作不断取得新进展。中巴务实合作在不断拉紧两国利益纽带的同时，也为双方人民带来实实在在的好处。

　　中巴人文交流频繁密切。中华文明讲究兼收并蓄、相得益彰。卢拉总统在就职演讲中说：“巴西的灵魂在于无与伦比的文化多样性。”民族文化对于多样和包容的重视，使得两国民众天然地容易彼此欣赏。巴西是中国人心中的桑巴和足球王国，中国城市中也可以见到越来越多的巴西柔术馆。功夫、茶、美食等中国文化元素在巴西广为人知，中国的电视剧、综艺、短视频也吸引着越来越多的巴西年轻人的关注。

　　中巴多边战略协调持续深化。卢拉总统在就职仪式演讲中表示，巴西愿推进对美国、欧洲、中国、非洲等对话，加强金砖合作，希望重新成为应对气候变化等领域的领头羊。中国积极践行共商共建共享的全球治理观，大力推动金砖伙伴关系建设，同各方一道积极参与应对气候变化全球治理。两国必将继续共同捍卫真正的多边主义，维护广大发展中国家的共同利益。

　　有理由相信，新形势下中巴两国必将携手实现新发展，共谱友谊新篇章。(易凡)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）