彩神ap计划-用户注册 | 官网首页登录平台网址

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）

【理响中国|铿锵有理·党校公开课】解码新时代十年伟大变革******

　　编者按：为深入学习宣传贯彻党的二十大精神，在中央网信办网络传播局的指导下，光明网联合中央党校（国家行政学院）习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心、中央党校（国家行政学院）国家高端智库，推出“理响中国之铿锵有理·党校公开课第五季”专题视频。13位党校教师以独特的青年视角，通过深入浅出的理论阐释、生动鲜活的理论故事和“高颜值”的理论视频，推动广大青年与党的创新理论“共情”，打造学习宣传贯彻党的二十大精神的精品力作。

　　本期由中央党校（国家行政学院）中共党史教研部付吉佐，解码新时代十年历史性成就和伟大变革。

　　【文字实录】

　　从2012年到2022年，十年间，我们的国家和社会都发生了很大的变化。习近平总书记在党的二十大报告中，提到了16个方面的成就。这些成就，体现在我们日常生活的方方面面。大家都有哪些体会呢？我来分享一下我的体会。

　　2012年，我刚好大学本科毕业。那一年，我开始特别关注一个反映空气质量的指标，叫“PM2.5”。这个数值越高，说明空气质量越差。2013年1月15日，有媒体发布监测数据说，在全国74个监测城市中，有33个城市的PM2.5指数，都超过了300，这意味着，这些城市的空气，已经严重污染了。

　　2013年，我们开始了一系列延续至今的铁腕治污行动。效果呢，也是肉眼可见的，现在我们的天变得更蓝了、我们的山变得更绿了、我们的水变得更清了。拿我生活所在的城市北京来说，它曾经饱受雾霾之苦，有时难得出现一个蓝天白云的好天气，朋友们就会发朋友圈、晒美图。而现在，蓝天白云已是标配，曾经的奢侈品成为了日常品。我们国家生态环境领域发生的这些重大变化，也受到了国际社会的广泛关注。比如，美国彭博新闻社报道说，从2013年到2020年这7年，中国的空气质量改善幅度，相当于美国《清洁空气法案》实施30多年的改善幅度。

　　这十年，我感受最深的，是我从北京回老家，变得更快捷、更方便了。之前我乘坐的是K字头的绿皮火车，后来变成D字头的动车，再后来变成G字头的高铁。回老家的时间，也由最初的8小时，缩短到5小时，而后又缩短到3小时。现在，我早晨从北京出发，中午就可以回到家，吃上一碗妈妈包的热气腾腾的饺子。为什么会这样呢？因为我们建成了世界上最大的高速铁路网和高速公路网。遥想100多年前，革命先驱孙中山先生在他的《建国方略》中，曾经设想，建成16万公里的铁路和160万公里的公路，而如今，他的梦想已经被实现甚至被超越。截至到2020年，我国铁路营业里程已达15万余公里，其中高铁4万余公里，居世界第一；我国公路通车里程已达510万公里，其中高速公路15.5万公里，居世界第一。

　　这十年，我们在创新型国家建设方面也取得了很大的成就。我是一位航天爱好者，在工作之余还特别关注航天科技领域的发展情况。我大学毕业那会儿，中国刚刚实现奔月的目标，但是没有丝毫停歇，中国就决心自主开展火星探测。2016年，中国首次火星探测任务——“天问一号”获批立项，用了不到4年时间，便完成了探测器研制。2020年7月，天问一号发射成功，9个月后，成功着陆火星、开展巡视。通过一次任务就完成对火星的环绕、着陆和巡视三大目标，这在人类航天史上，是第一次。而且这十年，我们在电视上看到火箭升空的画面也明显增多了，那一次次的“点火”声，激动人心、震撼人心。从2020年5月到2022年8月，长征火箭连续103次发射成功。其中2021年中国航天发射任务55次，居世界第一。

　　这十年，我们的生活更便利了。记得上大学那会儿，我买书、买生活用品，还需要到实体店选购；而现在呢，我只需要在手机上下单，第二天就可以收到货物。这是十年前的我们所享受不到的便利。

　　这十年的成就，还有很多很多，比如说：我们国家的经济实力更强了，国内生产总值从54万亿元增长到114万亿元，经济总量稳居世界第二；我们的行政办事效率更高了，一大批行政审批事项被取消；我们的政治生态更清正了，一些歪风邪气、沉疴顽疾得到整治，反腐败斗争取得压倒性胜利并全面巩固；我们老百姓的医疗保障更好了、寿命更长了，人均预期寿命从74.8岁增长到78.2岁；同时，我们在国际上的朋友更多了，在国际上的话语权更大了，在国际上的地位更重要了。

　　总之，新时代十年的伟大成就，让我们更加自信了，让我们有了更多平视世界的底气，也让我们坚信，我们未来的生活会更加美好。

　　古人说：“看似寻常最奇崛，成如容易却艰辛。”什么意思呢？意思是说，看似最寻常的发展变化，背后却需要付出极其艰辛的努力。新时代这十年，正值中华民族伟大复兴战略全局与世界百年未有之大变局的交汇，面临的风险和挑战，可以说是前所未有的。比如说，在国际方面，“逆全球化”思潮愈演愈烈，“贸易保护主义”再次抬头，一些西方国家鼓吹与中国脱钩，并对中国进行讹诈、封锁和极限施压。在国内方面，中国的改革进入攻坚期、深水区，“好吃的肉都吃完了，剩下的都是难啃的硬骨头”，涉及到更多利益的调整和更深层次的矛盾。

　　所以说，新时代十年的伟大变革，决不是轻轻松松、敲锣打鼓就能实现的。那是因为，有以习近平同志为核心的党中央凝心聚力、审时度势、果敢抉择，团结带领全国各族人民撸起袖子加油干，对内全面加强党的领导和全面从严治党，以巨大的政治勇气深化改革，推进国家治理体系和治理能力现代化；对外全面推进中国特色大国外交，推动构建人类命运共同体，更加坚定地维护国家主权、安全和领土完整。中国这艘巍巍巨轮，更加行稳致远！

　　极不寻常、极不平凡的十年刚刚走过，新的历史任务已经到来了。习近平总书记在党的二十大报告中指出，“从现在起，中国共产党的中心任务就是团结带领全国各族人民全面建成社会主义现代化强国、实现第二个百年奋斗目标，以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴”。苏轼有句词说得好，叫“一点浩然气，千里快哉风”。我们相信，中国共产党用伟大奋斗创造了百年伟业，也一定能用新的伟大奋斗创造新的伟业。

出品人：杨谷 林振义

总策划：陈建栋 孙晓莉

总监制：吴丛丛 黄伟

策划：蒋正翔 施墨

监制：张晞 李澍

统筹：韩丹 桑熙 陈航

编辑：徐倩阳 刘梦甜

编导：路天悦 梁爽 常世林

设计：王爱民 杨经国

中央网信办网络传播局指导

中国互联网发展基金会支持

中央党校（国家行政学院）习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心、中央党校（国家行政学院）国家高端智库、光明网联合出品

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）