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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）
文化观察：浙皖闽赣掀省际文化交流热潮******
(新春走基层)文化观察：浙皖闽赣掀省际文化交流热潮
中新网衢州1月18日电 (记者 张斌)随着疫情防控政策优化，省际密切交流逐渐频繁。1月中旬，浙江省衢州市举办了一场跨越浙江、安徽、江西、福建四省的四省边际城市群文化交流活动，掀起了一场全方位的省际文化交流热潮。
“近年来，王希孟的青绿山水《千里江山图》成为文化热点，而两宋之交的衢州画家江参也创作了一幅水墨山水长卷《千里江山图》，同样是传世佳作，收藏在台北故宫博物院。”衢州市文联副主席戴郑娇表示，上承传统、下接时代，这让衢州有了创作《新千里江山图》的策划和构想，一方面可以用艺术的方式表现生态文明发展的科学思想，另一方面也可以推动衢州、黄山两地书画交流，共同将两地的壮丽山水、繁华富庶的社会民情创作成书画长卷，讴歌新时代。
日前，衢州黄山《新千里江山图》创作研讨会在安徽省黄山市召开。会上，衢州、黄山两地书画家共同探讨联合创作《新千里江山图》的可行性方案和具体思路。
“衢黄两地探讨联合创作《新千里江山图》是一件文化盛事，也是一种非常好的文化交流形式。”黄山市书画家胡慧表示，创作《新千里江山图》要在选材上注重突出衢州、黄山本地特色；在呈现方式上，可采用分主题拼接，也可以是长卷。“新安江是钱塘江北源，衢江是钱塘江南源；我们有黄山，衢州有三衢山、江郎山，两地山水相连，文脉相通，天然具有合作《新千里江山图》基础和优势。”
据悉，《新千里江山图》创作研讨会是四省边际城市群文化交流活动的第一站。在江西省景德镇市、上饶市，福建省南平市，相关活动接连举行。
“景德镇一直非常注重追求非遗与文旅的广泛融合，深度融合，‘活态’融合。”在江西省景德镇市举行的衢州——景德镇“儒学文化礼遇陶瓷艺术”沙龙交流、签约活动期间，景德镇市陶瓷文化遗产研究保护中心主任周荣林说。
浙江衢州。 许军 摄活动期间，两地代表围绕陶瓷产业发展和合作深入交流。两地还签署陶瓷产业发展合作协议，为衢州南孔文化与景德镇陶瓷艺术的合作奠定基石。
“中国古典哲学中蕴含着丰富的生态伦理思想、美学思想，对景德镇传统陶瓷艺术产生了巨大的影响力。”大国工匠、中国工艺美术大师曹爱勤表示，衢州是南孔圣地，有着丰富的儒家思想和历史人文资源，将这些与陶瓷设计结合起来，将有着非常广阔的艺术空间可以开拓。
此外，在江西上饶，由衢州市委宣传部、上饶市委宣传部主办的乡村振兴、衢饶共享“百名作家进百村”大型主题采风活动吸引来自浙江省衢州市、安徽省黄山市、江西省上饶市、福建省南平市四地作协的100位作家、诗人，走进上饶的100个村现场采风，希望共同展示乡村蝶变面貌，讴歌时代精神。
在福建南平，衢州南孔文化则与南平朱子文化深入“对话”。据悉，南平是朱子理学的发源地，被誉为“闽邦邹鲁，道南理窟”。衢州是南孔圣地。两地都在传承和弘扬儒学文化方面留下了浓墨重彩的一笔。1月14日，南孔爷爷、朱子爷爷文化IP联名表情包正式上线，南孔文化、朱子文化学术交流会等活动轮番登场，为两地市民献上了一场南孔文化对话朱子文化的人文盛宴。
“在这些可爱的表情包里，南孔爷爷、朱子爷爷不再是高高在上的圣人，而是幽默诙谐、勤劳阳光、开心生活的普通人，这无形中拉近了传统文化与市民的距离。”南孔爷爷IP创始人徐明说，希望能让更多的人了解中国的优秀传统文化。
“衢州、南平地缘相接，文脉相连，推动南孔文化、朱子文化创新性发展、创造性转化，还有着非常大的合作空间。”南平市朱子文化办公室常务副主任陈育进说。
衢州市委宣传部相关负责人表示，四省边际城市群文化交流活动一方面是为了加强四省边际各地市走访交流，积极探索衢黄南饶四地文化交流合作机制，另一方面是为了推动打造四省边际文化文明桥头堡，做强自身，服务周边。(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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