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）
内蒙古“新”“老”港澳委员齐议政：远距离更易产生“新鲜感”******
中新网呼和浩特1月12日电 题：内蒙古“新”“老”港澳委员齐议政：远距离更易产生“新鲜感”
中新网记者 乌娅娜
在内蒙古自治区政协十三届一次会议的分组讨论中，来自港澳地区的政协委员积极为内蒙古的发展建言献策，而他们中有今年第一次履职的“新委员”，也有参加过多届会议的“老委员”。
尽管港澳地区与内蒙古南北相隔，但与会委员纷纷表示，远距离更容易产生“新鲜感”，有更多合作的机会和可能。
“我今年第一次担任政协委员，已经安排好在本届政协会议闭幕后走访一些创业孵化企业和高校开展调研。”魏立新是澳门青年创业孵化中心的董事，他把“促进内蒙古与澳门创新创业合作”写进了自己的提案当中。
魏立新介绍，澳门青年创业孵化中心为当地的青年创业者提供财务、法律、咨询等服务，还举办创业活动、论坛等，为青年人提供了优质的创业环境。
澳门青年创业孵化中心已“北上”与内地多地开展了合作。“从我们以往的经验来看，澳门青年与内地青年合作创业成功率更高，这一模式也可以在内蒙古地区进行复制。”魏立新坦言。
内蒙古作为中国向北开放的桥头堡，拥有得天独厚的区位优势，而澳门也被赋予“世界旅游休闲中心”“中国与葡语国家商贸合作服务平台”和“以中华文化为主流，多元文化共存的交流合作基地”，“两地在创新创业环境上都具有不同的优势和资源，可以建立恒常的沟通机制，共享两地创业资源，共同为有志于拓展的创业青年提供服务。”魏立新说道。
时隔三年，香港委员许美娟再次来到呼和浩特参会。“虽然三年没有过来，但是我们一直利用网络履职，通过政协云平台，参与线上读书会，进行线上考察，能够及时了解内蒙古各个领域的发展状况。”
凭借冬奥会的余温，许美娟也看到了内蒙古发展冬季旅游的潜力。她介绍：“香港民众其实很热衷于冬季旅游，但大多都会选择国外，大部分人并不了解内蒙古的冬天有多么美。希望内蒙古好好把握冬季旅游资源，进一步宣传，让更多香港民众亲身感受冬天的内蒙古。”
在她的提案中还提到，内蒙古因独特的地理环境和气候条件，孕育了种类繁多的道地中药材品种，但由于种种原因，内蒙古中药材产品“养在深闺人未识”。香港有着中药材先进的科研体系、国际化市场营销体系和雄厚的资金优势。两地共同发展中药材产业的前景广阔。
来自香港的吴葵生是内蒙古政协的“老委员”，在看到新一届年轻有为的港澳委员时，他很欣慰，但同时也告诉他们：“政协委员参政议政，不是会上说两句话就可以，一定要多考察、多研究，了解实际情况，提案才能更加精准，才能真正反映社情民意。”
吴葵生早已把内蒙古当成了他的第二故乡，他说：“觉得内蒙古很遥远，是因为不了解，远的不是距离，而是心。港澳委员就是要做好桥梁纽带的作用，增进相互了解的同时，为内蒙古与港澳地区乃至与粤港澳大湾区之间传递更多信息和理念。”
对此，吴葵生建言，建设蒙·港澳经贸文化合作交流信息化平台，为内蒙古招商引资、人才引进和内蒙古企业走出去牵线搭桥提供服务。(完)
