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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）

“人与自然和谐共生”，二十大报告展示“美丽世界”更丰富可能******

　　(中共二十大·观察)“人与自然和谐共生”，二十大报告展示“美丽世界”更丰富可能

　　中新社北京10月21日电题：“人与自然和谐共生”，二十大报告展示“美丽世界”更丰富可能

　　中新社记者王恩博

　　“人与自然和谐共生”，中国古已有之的“天人合一”朴素生态观，被以一种更具现代性和探索性的表达方式写入中共二十大报告。

资料图：黄河三角洲国家级自然保护区，白鹭成群嬉戏。孙劲松摄

　　这个概念同样寓于中方此前提出的全球发展倡议之中。站在这样的高度谋划发展，持续推进的“美丽中国”建设正为构筑“美丽世界”展示更多可能。

　　这种丰富可能，体现在观念上的更新。

　　先污染后治理，曾是西方发达国家工业化进程的必经之路，许多国家生态环境因此急剧恶化。中国也一度走上这条路。改革开放以来短短几十年里，中国走完了发达国家几百年走过的工业化历程，却也因严重的空气污染等环境问题困扰过。

　　于是，中国的决策层不得不替未来算两笔账：一笔账是，按照传统工业文明道路继续走下去，还要付出多少经济、社会、政治、健康的代价；另一笔账是，重塑绿色发展和生活方式，转型的成本、风险、收益几何。

　　这十年，从生态文明建设被视作“关系中华民族永续发展的根本大计”，到“绿水青山就是金山银山”成为全民共识，发展观层面的“升级”背后，中国显然把这两笔账算清楚了。

　　“历史上资本主义国家的工业化道路不可持续，中国不能重走这条路。”能源基金会首席执行官兼中国区总裁邹骥接受中新社记者采访时表示，二十大报告将“人与自然和谐共生”确立为中国式现代化的基本特点之一，与新发展理念中的“绿色”相得益彰，体现了中国的社会理想，也是人类文明发展进程中一种更代表全人类利益的发展方向。

　　这种丰富可能，也体现在行动上的有为。

　　2020年9月，中国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这是一条前人没走过的路，中国将完成全球最高碳排放强度降幅，用全球历史上最短的时间实现从碳达峰到碳中和。

　　诚然，在新冠肺炎疫情给全球发展蒙上阴影，推进联合国2030年可持续发展议程面临更大挑战的背景下，打赢这场硬仗需要作出艰苦卓绝努力。但二十大报告重申“积极稳妥推进碳达峰碳中和”“深入推进能源革命”“积极参与应对气候变化全球治理”等表述，并作出一系列细致部署，正是当今世界最需要的“行动派”姿态。

资料图：西藏措美县哲古风电项目。贡嘎来松摄

　　“双碳”这场经济社会系统性变革，为中国提供了一个中长期愿景、综合性目标和系统实施平台，成为加快生态文明建设的系统性抓手；也向其他国家发出了明确信号，为全球应对气候变化和绿色复苏注入新鲜活力。

　　中国社会科学院生态文明研究所副所长庄贵阳指出，在后疫情时代，通过全方位低碳转型实现“绿色经济复苏”将越来越成为广泛共识。中国明确碳达峰碳中和目标愿景，为全球应对气候变化共同行动贡献了关键力量。

　　从观念到行动，中国的知行合一，则为一同探索构建人与自然生命共同体的更多国家提供了参照和启迪。

　　绿色低碳转型之于成熟发达国家，是相对单纯的议题，但发展中国家需要更周全的考量。如中国作为全球最大的发展中国家，经济仍有相当增长潜力。民众对美好生活的向往，更要求中国在减碳的同时，继续实现经济量的合理增长。

　　“我们最关注的就是中国如何实现公平的绿色转型，如何将生态文明和经济社会发展协调起来。”世界资源研究所总裁兼首席执行官阿尼鲁达·达斯古普塔认为，中国的做法和经验将给全球带来巨大借鉴意义。

　　“统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化”“协同推进降碳、减污、扩绿、增长”……二十大报告中具有一体性、综合性的部署，意味着中国不会接受其中任何一项任务偏废。“单打一”“运动式”的减碳将被纠偏，中国冀望通过产业结构调整、能源转型等，推动发展方式的实质性转变，进而实现经济发展与生态保护协调统一。

　　“生态环境问题源于发展，也必须在发展中解决。”邹骥举例说，产业结构调整实际上正是将“人与自然和谐共生”理念与发展紧密结合，并找到二者最大协同点。他相信，生态环境保护会创造出新需求，进而成为支撑中国经济发展的新动能。

　　更多这样的新动能正加速释放，不断丰富着未来的可能性。人们期待，当“美丽中国”愈加可触可感，“美丽世界”也不会止步于梦想。(完)

　　（文图：赵筱尘巫邓炎）

[责编：天天中]

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