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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）
【新时代新征程新伟业】贵州贵阳：让幸福感在家门口“升级”******
中新网贵阳12月15日电 题：贵州贵阳：让幸福感在家门口“升级”
记者张雷 张伟 杨茜
冬日清晨，贵州省贵阳市南明区南横街片区的老住户游老先生站在楼下观望着施工人员对居民楼的改造。“你们是北京来的啊！我和你说我们这里的变化可大了，5年前又脏又乱，现在都成了小花园，每天人来人往好热闹的。”面对记者的询问，游老先生满面笑容地讲起南横街的变化，并邀约记者待改造完成后再来看看他们的闲适生活。
12月6日，贵阳市南横街内的居民区。 瞿宏伦 摄背街小巷是城市的脉络，记录着城市的历史，也承载着民众家门口的幸福感。贵阳市正把背街小巷升级改造当作一项实实在在的民生工程扎实推进，在扮靓城市颜值的同时，不断完善提升区域城市功能，让民众的幸福“看得见、摸得着”。
12月6日，贵阳市南横街内的各类美食店。“搬走又搬回”的南横街31号社区年过七旬的赵桂芬阿姨对于南横街的变化感触很深，“我曾因为环境太差而选择搬家，后看到改造后的新环境又搬回来。”
12月6日，市民在贵阳市南横街购买美食。 瞿宏伦 摄“以前只要下雨，楼下的污水四处流淌，根本没有可以走人的地方。现在好了，就算是大暴雨，路面也不会有积水，还是干干净净的”。赵桂芬对媒体说，现在楼下还有了娱乐休闲区，闲暇时候她会带着孙女到楼下玩耍，“和老朋友们聊聊天、打打牌，感觉很惬意。”
12月6日，市民经过贵阳市南横街浮雕墙。 瞿宏伦 摄赵桂芬口中惬意的生活得益于背街小巷的改造。贵阳市推行的城市“一圈两场三改”，进一步提升了居民生活幸福感。“一圈两场三改”是贵阳围绕民众在“教业文卫体，老幼食住行”十个方面，解决民众急难愁盼、补齐民生短板的一项民生工程，包括打造15分钟生活圈、建好停车场和农贸市场、加快推进棚户区、老旧小区和背街小巷改造。
11月22日，中新社副总编辑张雷在贵阳市南横街片区城市更新项目现场采访居民。 瞿宏伦 摄民为邦本，本固邦宁。贵阳官方表示，推进“一圈两场三改”是贯彻落实党中央、国务院决策部署的必然要求；贯彻落实省委、省政府“强省会”五年行动战略决策部署的重大举措；切实改善民生的迫切需要；是提升贵阳市城市品质的当务之急；促进经济社会高质量发展重要抓手。
12月6日，市民在贵阳市南横街闲逛。 瞿宏伦 摄自推进“一圈两场三改”建设以来，贵阳已实现“15分钟生活圈”全面覆盖，民众生活更加便利；“停车场、农超市场”扎实推进，民众生活更加便捷；棚改、旧改、背改“三改”深入实施，民众居住环境显著提升。
12月6日，位于贵阳市南横街片区的省级文物保护单位(王伯群故居)。 瞿宏伦 摄数据显示，截至目前，贵阳已启动99个“15分钟生活圈”、2039个项目建设；已新增公共停车位44057个，投用率97.9%；已改造提升完成农贸市场60个，完成优化调整惠民生鲜超市门店网点14个；170个棚户区改造项目启动签约，累计签约10.9万户；已改造完成5.9万户老旧小区改造，完成率65.6%；已改造完成755条背街小巷，完工率87.8%。
官方表示，贵阳将按照“强省会”中强民生的决策部署，聚焦规划主导、清单主责、群众主体、基层主治，高质量推进“一圈两场三改”工作。
12月6日，市民在贵阳市南横街内的休闲长廊中聊天。 瞿宏伦 摄采访结束时，记者道别巷子里的居民们，“现在正在升级改造中，我们的社区会更美，欢迎你们来做客。”游老先生热情地话音在微雨的冬天清晨街巷里传得很远很远。(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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