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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）

彭秋香代表：以高质量司法走好新的赶考之路******

　　【奋进新征程 建功新时代·二十大代表在基层】

　　“作为一名山区的法官，我要把党的二十大精神学习好宣传好贯彻好，用实际行动走好新的赶考之路。”11月4日，党的二十大代表、广东省茂名市信宜市人民法院民一庭庭长彭秋香，在该院第11次党组理论学习中心组(扩大)会议上作了履职和学习体会报告。

彭秋香代表在和群众认真交流。林丹丹摄/光明图片

　　回到工作岗位后，彭秋香立即以实际行动学习宣传和贯彻党的二十大精神。10月25日，彭秋香向法院党组和所在的党支部传达了党的二十大精神。“这是我第一次走进人民大会堂，激动的心情难以言表。我印象最深刻的是习近平总书记向大会作报告时现场多次响起经久不息的掌声，这是代表们对报告中描绘的宏伟蓝图的热烈期盼。”彭秋香分享了她参加党的二十大开幕会的感受，随后她从党的二十大盛况、广东代表团学习讨论、与代表交流等方面，讲述她的所见所闻所感，并围绕如何学习贯彻党的二十大精神进行了系统阐释和深入解读。彭秋香表示，习近平总书记提出的“五个牢牢把握”，为学习贯彻党的二十大精神提供了“路线图”，怎样把大会确定的“路线图”转化为贯彻落实的“施工图”，是接下来的头等大事。

　　11月1日，彭秋香来到怀乡镇扶德村。“作为一名基层党员代表，参加党的二十大让我感到非常自豪。”谈起在人民大会堂聆听党的二十大报告时的感受，彭秋香仍难抑激动之情。她用亲身经历、切身感受、具体事例向村民们讲解党的二十大提出的新思想、新要求、新举措。彭秋香通俗易懂、朴素生动的宣讲，引发在场干部群众的共鸣。

　　“我将继续用群众喜闻乐见的形式，将党的二十大精神及身边的好声音、新变化，传递给广大的市民群众，在宣传群众、凝聚群众、服务群众上贡献自己的力量。”彭秋香说。

　　在用情、用心、用力学习宣传党的二十大精神的同时，彭秋香切实做好本职工作，以对法律负责、对人民负责、对历史负责的态度处理每一起案件。参加完党的二十大回到信宜后，彭秋香立即投入案件审理工作中，截至11月16日，她已审理了20多件案件。

　　彭秋香2006年任助理审判员，之后一直从事民商事审判工作。她常年奔走在田间地头，做到脚下有土、心中有情。在案件的处理上，她总是尽可能多调解，尽可能多为群众解决一些实际困难、少留一些遗憾。她先后获得广东省优秀共产党员、全国法官办案标兵、全国优秀法官等荣誉称号。

　　彭秋香说：“今后我将始终胸怀司法为民的责任担当，持续致力于加强诉源治理力度、致力于提升家事审判温度、致力于强化特殊困难群体保护、致力于加大普法宣传广度，当好社会主义法治理念的培育者、矛盾纠纷的化解者、乡村振兴的推动者。”

　　如今，信宜山区群众对高效便捷的司法服务需求越来越高。彭秋香表示，她将以“再赶考”的姿态继续砥砺前行，把党的“好声音”及时、准确地传递到群众中间，把党的二十大精神落实到审判工作中，坚持司法为民、公正司法，以高质量司法向党和人民提交一份满意答卷。

　　《光明日报》（ 2022年11月23日 05版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）