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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）

聚焦“国际范” 政协委员支招北京建设国际一流和谐宜居之都******

　　中新网北京1月18日电 (记者 杜燕)《北京城市总体规划(2016年—2035年)》提出，2035年初步建成国际一流的和谐宜居之都，2050年全面建成更高水平的国际一流的和谐宜居之都。正在召开的北京市政协十四届一次会议上，委员们围绕加快建设国际科技创新中心、打造全球数字经济发展“北京标杆”、建设国际消费中心城市等为建设“国际范”大国首都建言献策。

　　2022年，北京国际科技创新中心建设取得显著成效，实现新跃升。据统计，去年北京市研发经费投入强度保持在6%以上，研发支出占地区生产总值比重稳居全国第一；全市新设科技型企业首次突破10万家，同比增长12.21%。

　　北京市政协委员、德勤中国首席执行官曾顺福谈到，创新一直是北京的优势，北京应进一步大力支持科技创新的发展，帮助企业推动数字化转型。而推动科技创新发展的很大动力来自于人才，建议北京加大国际人才引进能力，包括加强顶层设计、定向招引创新人才、加强对此类人才的配套服务以及提升北京市的宜居程度。

　　在他看来，北京可以推动科研和成果转化体制改革，创新科研管理机制，从工作环境、评价机制、薪酬待遇等方面建立有利于国际人才进入的创新环境，加强科研人才跨国流动的市场机制建设和合作方式创新，探索建立外国专家承担课题、联合研发项目经费包干制等科研项目管理改革创新，吸引更多外国高水平专家参与联合研发项目。对科技创业和中小型科技企业给予更多支持，设置科创企业发展基金，举办科技创新大赛，强化国际科研和创业的软硬环节建设等。同时，增强对国际人才的人文关怀和对其家庭成员的配套服务，围绕国际人才工作圈和生活圈，提升城市“软环境”。

　　当前，北京正全面推进智慧城市建设。根据《北京市“十四五”时期智慧城市发展行动纲要》，到2025年，北京将建设成为全球新型智慧城市的标杆城市。来自科技界的市政协委员、奇安信集团董事长齐向东认为，北京在建设智慧城市过程中，亟需打造高水平的智慧城市安全运营中心，树立中国智慧城市建设的标杆，为数字城市发展打牢基础。

　　“智慧城市应用场景复杂，防护难度大，需进一步加固网络安全底座。”在齐向东看来，智慧城市建设已成为现代城市重塑发展新优势、抢占竞争制高点的战略选择，而网络安全是智慧城市的核心底座，网络安全运营水平决定了智慧城市的抗风险能力。目前，奇安信正与西城区合作建设西城区网络安全运营中心，将努力把该运营中心打造成北京网络安全的“名片”，并向全国推广。

　　要打造全球数字经济发展“北京标杆”，齐向东认为，发展与安全是一体之两翼、驱动之双轮，有安全保障的发展，才是健康的、可持续的发展。他建议，进一步加大安全投入，提高网络安全投资在数字经济项目中的占比；另一方面，鼓励重点企业承担技术研发工程，加快突破关键核心技术。

　　《北京培育建设国际消费中心城市实施方案(2021—2025年)》提出，到2025年，北京在国际知名度、消费繁荣度、商业活跃度、到达便利度、消费舒适度、政策引领度等关键指标方面水平显著提升，基本建成国际消费中心城市，形成具有全球竞争力的体育、教育、医疗、会展等一系列“城市名片”。

　　“建设国际消费中心城市，要充分发挥数字经济的引领作用，消费科技场景的促进作用和金融保险的支撑作用，实现传统商圈转型和质量升级。”北京市政协委员、致公党北京市委副主委刘学增建议，北京要优化数字经济生态，对接能源、电力、通信等领域在京央企，组织一批具有较大量级和较强示范带动作用的应用场景；打造沙箱试验区，推动区块链技术在供应链金融、数字贸易治理、跨境支付等领域落地，形成一批标志性的金融科技应用场景；构建具有古都文化特色的数字文化新业态，立足古都创新文化资源优势，丰富数字化智能化应用场景；建设新型数字产业和消费集群，打造集文化、艺术、旅游、体育、休闲、娱乐等丰富多元为一体的消费场景。

　　来自工商联界的市政协委员、振兴国际智库理事长李志起多年来关注国际消费中心城市建设。他认为，国际一流商圈是展示国际消费中心城市的名片，是助力本土品牌走向世界的主场。北京目前有王府井、CBD和三里屯具备国际一流商圈的潜力，在打造差异化和识别度的国际一流商圈方面有一定优势，但也存在缺乏统一规划和管理等问题。

　　李志起建议，进一步统一商圈规划，打造商圈品牌。在商圈布局方面，可借鉴伦敦牛津街和纽约第五大道的空间布局，各商圈周边区域逐步连成一大片，有力提升商圈活跃度。同时，商圈自身建设要和周边资源积极联动，如通过过渡区域的设计将王府井和故宫打通，以人文历史为主脉络，实现文化和商业的交融。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）