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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）

浙江如何让城乡百姓“住有宜居” ？******

　　图为临平门户客厅艺尚小镇城市新区风貌样板区。浙江省风貌办供图

　　中新网杭州1月9日电(张煜欢)近五年来，浙江全省城镇化水平稳步提升 ，城乡融合不断加快 ，常住人口城镇化率达73%；城镇人均住房面积增长至47.9平方米，城镇住房保障受益覆盖率达22.6% ；率先在省域层面实现生活垃圾“零增长 、零填埋”，率先全面、全域完成小城镇环境综合整治……

　　9日 ，浙江全省住房和城乡建设工作会议在杭州举行 ，一份有关“安居”的成绩单也随之发布 。记者从会上了解到，该省目标今年新增未来社区300个以上 ，未来乡村200个以上 ，打造人民幸福美好家园 ，让更多人实现从住有所居到住有安居再到住有宜居的“安居梦”。

　　为人民群众安居托底 、增进民生福祉 是共同富裕 的应有之义。浙江省住房和城乡建设厅党组书记 、厅长应柏平在会上介绍 ，过去一年，该省谋划确定“1+3+n”目标任务，打造1项省级重大标志性成果 、形成3项省级突破性抓手 、推进n项重点工作 。该省已累计开展六批783个未来社区创建 ，完成两批共108个未来社区验收；推进212个城乡风貌样板区试点建设，公布三批111个城乡风貌样板区 。

　　与此同时，该省城乡人居环境品质全面提升，去年浙江新通车城市快速路120公里 ，整治起伏道路500公里 、“桥头跳车”桥梁316座 ；开工改造城镇老旧小区616个，新增设区市主城区停车位12.3万个，新建城市地下综合管廊23.8公里 ；新增国家级传统村落65个 。建成各类绿道2050公里。

　　“如何从安居这个基点出发，以完善社区功能为切入口 ，全省域推进以人为核心的现代化基本单元建设，探索形成一整套从好小区到好社区 、从好社区到好城区 的路径模式，打造人民幸福美好家园， 是住建领域扎实推动共同富裕 的新命题。”应柏平说 。

　　会议现场 。浙江省住房和城乡建设厅供图

　　他表示，居住条件是人民生活富裕 的重要指标，如何加快推动“让人民群众住有所居”向“更舒适的居住条件”转变 ，事关人民群众美好生活，事关经济社会发展大局 。“新征程上，我们要以实现住有所居、住有安居 、住有宜居为梯次愿景，加快建立多主体供给 、多渠道保障、租购并举的住房制度，着力提升住房居住品质，更好满足多元化居住需求 。”

　　未来社区方面，今年该省将完善“普惠型+引领型”社区建设标准和全域未来社区试点建设要求，推广单元化更新建设模式 ，在部分街道或区域推动实现全域覆盖。目标全年新增未来社区300个以上，累计突破1000个，建成150个以上 ；完成600个以上城乡社区“一老一小”服务场景验收。未来乡村方面，该省目标全年新增未来乡村200个以上。

　　在城乡风貌整治提升方面 ，浙江目标全年建成50个城市风貌样板区 、30个县域风貌样板区，从中择优公布20个“新时代富春山居图城市样板区”、10个“新时代富春山居图县域样板区” ，努力实现“城市让生活更美好、乡村让人们更向往、住房让百姓更满意”。

　　（文图 ：赵筱尘 巫邓炎）