点击右上角
微信好友
朋友圈
请使用浏览器分享功能进行分享
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）
“变”与“不变”，中共二十大向世界传递大国外交的“中国声音”******
(中共二十大·观察)“变”与“不变”，中共二十大向世界传递大国外交的“中国声音”
中新社北京10月20日电 题：“变”与“不变”，中共二十大向世界传递大国外交的“中国声音”
中新社记者 黄钰钦
“这是一个最好的时代，也是一个最坏的时代。”当狄更斯在《双城记》开篇写下这句名言时，或许没有想到未来将在国际政治领域被多次引用。
当世界之变、时代之变、历史之变以前所未有的方式展开，世界挑战与希望并存，又一次站在历史的十字路口，何去何从成为一道全球性必答题。
10月16日，中国共产党第二十次全国代表大会在北京人民大会堂隆重开幕。 中新社记者 毛建军 摄“中国始终坚持维护世界和平、促进共同发展的外交政策宗旨，致力于推动构建人类命运共同体。”在中共二十大报告中，世界第一大执政党给出的答案清晰而明确。
从中共十八大以来，“人类命运共同体”一词连续出现在中共党代会的报告中。这一源于中国传统天下观的理念因应时代之变，传递出中国在变局中的世界观。
“在百年变局中，一个大国的外交政策如何选择，对未来世界和平与发展具有重要影响。”中国外交学院副院长高飞指出，选择和平还是战争，选择开放还是封闭，选择合作还是对抗，直接关乎未来国际局势演变。
当百年变局加速演进，“命运与共”既是中国的世界观，也是中国外交实践的缩影。从“一带一路”倡议搭建开放合作平台，到全球发展倡议与全球安全倡议应对现实问题，在轮船的鸣笛、在码头的装卸、在桥梁的建造、在工厂的轰鸣中，互联互通的全球合作网不断搭建，合作共赢的故事不断被讲述。
南京大学国际关系学院执行院长朱锋分析称，二十大报告明确给出促进世界和平与发展，推动构建人类命运共同体的中国答案，具有世界性意义，既表明中国将践行真正的多边主义推进全球治理，也传递出中国致力于推动构建新型大国关系，避免所谓大国竞争甚至冲突的陷阱。
资料图：2022年9月26日晚，北京长安街沿线国庆主题花坛亮灯，市民在参观军事博物馆前广场布置的“命运共同体”花坛。 中新社记者 易海菲 摄作为观察中外未来互动方式的重要窗口，外界通过中共二十大报告发现，从“变”与“不变”的维度可以听到中国外交声音。
在报告中，无论是独立自主的和平外交政策，还是和平共处五项原则，无论是对外开放的基本国策，还是参与全球治理体系改革和建设的态度，都与中国在不同国际场合宣示的立场保持高度一致。
对此，高飞表示，在确定性成为稀缺品的世界变局中，中共二十大报告中展现出中国重大外交政策上的一致性与连续性，将为处于变局中的世界注入难得的确定性。
与此同时，外界也注意到，全球发展倡议、全球安全倡议在提出后，被写入中共党代会报告。有评论指出，两个全球倡议，对应到国内正是“统筹发展和安全”的战略思想，创新、开放、包容的全球治理方案，正是中国新发展理念的镜鉴。
“在百年变局中，中国外交政策需要应对时代的新挑战和新问题。”朱锋分析说，两个全球倡议写入中共二十大报告，既能看到中国声音和中国方案因应时势更新发展，也能看到中国同世界的深度融合。
在历史的十字路口，坚定选择一条道路的同时，也意味着对其余说“不”。在二十大报告中，中国不仅发出“要做什么”的主张，也对外传递出“不做什么”的鲜明态度：反对一切形式的霸权主义和强权政治，反对冷战思维，反对干涉别国内政，反对搞双重标准。
朱锋指出，新兴市场国家和发展中国家群体性崛起，成为21世纪最为重要的事件之一。中国的主张和反对，是基于百年变局中世界权力分配结构改变的客观态势，站在维护发展中国家共同利益的角度，更好推动世界走向互惠包容、合作共赢。
“当世界站在十字路口，中国鲜明表达出要什么与不要什么，将与发展中国家一道促进国际体系朝更加公正合理的方向发展。”高飞进一步表示，清晰的答案让世界听见大国外交的“中国声音”，是站在历史正确的一边，站在人类进步的一边。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
1分快3地图 |
)