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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）

【浙江龙泉“青马学习班”系列调研（三）】实现铸魂赋能的学习效果******

　　习近平主席在二〇二三年新年贺词中指出：“青年兴则国家兴，中国发展要靠广大青年挺膺担当。”奋进新征程，尤为需要青年一代坚定信念、真诚奉献、埋头苦干。

　　在前阶段发布的《中共龙泉市委关于建设青年发展型城市的决定》中，“青春”将成为这个城市发展的底色之一。“青马学习班”是龙泉打造青春品质之城的重要载体，以此为媒持续为青年干部人才铸魂赋能，书写“人产城”融合新篇章。

　　人：提升一支青年队伍

　　人才，强国之根本、兴邦之大计。“青马学习班”引导青年群体深入思考、变革谋新，有力提升了当地青年队伍的总体水平，成为培训的一个重要成果。

学员前往浙西南科创基地考察学习

　　有实践才有真知。学习班鼓励学员“真看、真想、真交流”。学习期间，学员们走进田间地头、走进农家小院，亲身感触乡村振兴、农特产业发展；走进工厂车间、走进项目现场，了解营商环境建设、“双招双引”工作；走进社区农村、走进最小网格，体验基层治理、现代城乡社区建设等等。一块农田、一个车间，一段路、一群人，都是学以致用的好课堂。学员边走边学边悟，立志做青年马克思主义者，不负时代，不负华年。

　　学习班不仅“育人”，也在“留人”。青年发展型城市，主体是青年。在学习班中，回归的“龙青”、涌入的“龙漂”在一起互学、互赛，真学习、真思考，结下深厚情谊。

　　学员桑蓓蓓说，在学习班中，她不仅收获了知识，更深入了解了这里，结识了很多优秀的青年朋友，共同为龙泉的发展扛起青春担当。

　　产：带动一批产业发展

　　龙泉有着优质的产业基础，宝剑、青瓷、汽车零部件、工程机械、健康医药等产业都已具备一定规模，电商、文创、美食等新业态经济逐步驶入“快车道”。对于龙泉来说，产业高质量发展的相对短板在山区县，痛点在“引才难”。

　　为破解这个问题，“青马学习班”在开办过程中，围绕龙泉产业发展，尤其是山区县发展开设课程、设置议题，收获学员们的“金点子”。“龙泉自古就产优质灵芝，现在已经进行了一定程度的开发，对于怎么进一步深化产品我有想法。”“咱们这里是中国特色竹乡，品牌已经有了，我觉得要进一步完善、巩固竹木产业链条。”……就这样，一个个想法构思逐步完善为一份份调研报告、发展规划，递送到龙泉相关部门、企业的手中，助力一批产业发展。更有学员表示，愿意前往山区工作、创业，为龙泉发展贡献出自己的力量。

　　学员季诗婷说，“青年在城市中必然是要有所作为的，我们愿意让青年力量在龙泉的每一处都有展现。”

　　城：丰富一座城市底蕴

　　城市发展离不开青春力量，青年成长离不开理论指引。“青马学习班”是贯彻落实党的二十大精神的“龙泉答卷”。在这里，最是书香能致远。在学习班的带动下，全市各行各业青年群体迅速掀起想学习、爱学习的浓厚氛围。在这里，学员们传承弘扬龙泉优秀历史文化，创造性转化、创新性发展，不断巩固团结奋斗的共同思想基础，推进文化自信自强。

　　学员毛剑斌表示，在学习班里，学员们练就理论联系实际真功夫，将党的科学理论转化为解决实际问题的真法宝。学习班中，“书香”与“青春”精彩碰撞，理论与实践紧密结合，成为龙泉这座品质城市的又一道靓丽风景。

　　以习近平新时代中国特色社会主义思想为总教纲，以龙泉市打造“品质之城”的独特市情为总背景，以实地调研、“学思用”结合为总方法，“青马学习班”的学习之旅，让广大青年更深刻地了解“什么是龙泉、如何建设龙泉、建设怎样的龙泉”，将激扬青春的“劲头”扭成一股事业发展的“势头”，统一了青年思想，汇聚起青春力量，书写了一个新时代党的理论体系与地方的发展实践有机结合的生动案例。

　　（光明网记者 陈建栋、李澍）

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　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）