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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）
江苏无锡推出公共文化艺术大餐 市民“文艺”过新年******
(新春走基层)江苏无锡推出公共文化艺术大餐 市民“文艺”过新年
中新网无锡2月3日电 (记者 孙权)除了鳞次栉比的高楼大厦，对于一座城市而言，更不能缺少的，是那散落在城市各个角落的文化载体、阅读空间。
作为一座经济发达、人均收入较高的城市，地处长三角腹地的江苏无锡气质也相当文艺。这里既有东林书院、钱锺书故居、无锡博物院、东坡书院等文化场馆，又有南长街、惠山古镇、梅里古镇、荡口古镇等极具江南韵味的历史文化名镇、历史街区，还有不胜枚举的各种书店、阅读点。
市民、游客在“锺书茶饮”区小憩。 东林文旅供图听戏、看剧、读书、观展、游园……今年春节期间，无锡各大文化场馆推出丰富多彩的公共文化艺术大餐，吸引了众多市民、游客置身这座江南名城中，度过一个“文艺范”十足的新年。
“钱锺书故居对于无锡人来说并不陌生，很多人读完《围城》，就会来这里看看，但今年这里有新变化。”春节期间，无锡市民徐女士带着女儿来钱锺书故居“打卡”后，欣喜“不枉此行”。
徐女士口中的新变化，是钱锺书故居在新春佳节之际，对外开放了“锺书客厅”。
春节期间，来钱锺书故居“听书”也是不错的选择。 东林文旅供图钱锺书故居前两进系钱锺书祖父钱福烔建成于1923年，后两进由钱锺书叔父钱基厚(孙卿)续建于1924年。此前，故居前两进常年对外开放，后两进由于种种原因未得到充分利用。
今年1月4日，历经3个月“百宅百院”活化利用打造的钱锺书故居后两进，即“锺书客厅”正式对外开放。“锺书客厅”通过展陈提升、空间优化、科技赋能等多种方式，在新春期间推出“来锺书客厅过大年”主题活动，邀市民、游客跟随钱锺书先生的爱猫“花花儿”的脚印，沉浸式体验“锺书先生的故事”。
“今年过年来‘打卡’的人较多。我们做了一个统计，春节假期期间，故居的人流量大概是去年同期的两倍多。”无锡市东林书院和名人故居管理中心主任荣骏炎告诉中新网记者，“锺书客厅”开放后，不少市民、游客慕名前来。
游客体验全息投影互动。 东林文旅供图负责“锺书客厅”日常事务的东林文旅市场总监惠煜介绍，来客厅的群体中，很多是“80后”“90后”，亲子组合比较多。“大多是父母带着孩子来体验，钱锺书著作展示区、全息投影区、锺书文创区最受欢迎。”
“这里的全息投影互动，可以让人感受小院的春夏秋冬，深度体验钱锺书创作《围城》的心路历程，有身临其境的感觉；在阅读区，我们通过小程序可以留下朗读片段，还能聆听他人的有趣见解；在‘锺书茶饮’区里，喝一杯茶看看书，阳光透过窗格子照在书本上，说不出的惬意。”徐女士说，其与女儿在“锺书客厅”待了一下午，收获颇多。
据介绍，锺书文创区颇受市民欢迎。 孙权 摄以“风声雨声读书声声声入耳，家事国事天下事事事关心”闻名的东林书院是江南地区人文荟萃之所。今年春节期间，书院推出“卯兔贺新岁”游园打卡活动，通过传统国潮趣味游戏，传承民俗文化，感受传统魅力，丰富民众假期文娱生活。
图为工作人员展示文创产品。 孙权 摄雅歌投壶、戏钱迎福、国风蹴鞠……漫步书院，只见各处洋溢着浓浓新春的氛围，市民、游客携家带口来此赏景寻乐。在深度体验环节，市民、游客不仅能体验挂历拓印、金箔福画等非遗制作，感受优雅年俗文化，还能享用口味与“颜值”双双在线的江南早茶。
图为部分文创产品展示。 孙权 摄“我们没有外出旅行，还是选择在无锡本地转转，没想到‘家门口’的活动也这么精彩。”无锡市民王先生说，今年自己带着一家人到东林书院游玩，大家一起拓印“福”字挂历、一起制作金箔福画、一起印制版画红包，假期生活既丰富又文艺。
除了名人故居、文保单位，无锡当地的古镇、街区、文化场馆在今年春节期间也是“各显神通”，推出一系列新春活动吸引民众“打卡”。
这个春节，市民携家带小前往东林书院“打卡”。 东林文旅供图在“江南第一古镇”梅里古镇，热闹的舞龙舞狮串起了古镇里的别样年味；在“中国历史文化名镇”荡口古镇，市民、游客走过小桥巷道、船头榭下，听评弹、看演出；在修缮一新的锡剧艺术中心，市民、游客边欣赏轻松搞笑的脱口秀演出，边品尝锡剧主题小茶点……
“高度的参与性和互动性，让这些文化场所更加亲民，也吸引了更多青年人。”谈及新春期间参观群体的变化，荣骏炎这样说。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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