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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）

2023，世界期待更多的正能量******

　　国际观察|2023，世界期待更多的正能量

　　新华社北京1月5日电(记者刘赞)2022年，世界动荡不安：美国四处拱火浇油，乌克兰危机延宕难解；新冠疫情持续，奥密克戎毒株成为全球流行的主要毒株；通货膨胀、粮食危机、能源安全问题复杂严峻，世界经济复苏迟滞乏力；气候变化危害日益凸显，气候变化谈判举步维艰……

　　2023年，世界充满悬念：乌克兰危机能结束吗？世界卫生组织会不会宣布新冠大流行终结？世界经济能否摆脱衰退阴影？美国政局变化有哪些外溢影响？亚太地区热点问题会不会持续升温？气候变化谈判又能否取得新进展？

　　悬念一：乌克兰危机能结束吗？

　　2022年2月24日，俄罗斯对乌克兰发起特别军事行动，乌克兰危机升级。以美国为首的西方国家不断对乌提供军事和经济援助，使这场冲突变成了持久战。与此同时，美国及其盟友对俄实施规模空前的严厉制裁，但未能击垮俄经济。

　　目前，俄乌两军基本处于相持状态。由于双方立场差距巨大，短期内难以通过谈判化解危机。美国继续拱火浇油，日前再次宣布对乌追加18.5亿美元军援，其中包括“爱国者”防空导弹系统。美国国会最近还通过2023财年综合拨款法案，其中包括高达450亿美元的援乌资金。俄罗斯近期则宣布，计划将俄军规模从115万人扩充至150万人，释放出加强军事力量的信号。

　　2023年，这场危机是走向终结，还是进一步升级，目前难以预料。西方国家能否承受持续对乌援助给本国经济和国防带来的巨大压力，将是决定局势走向的一个重要因素。

　　悬念二：新冠大流行能终结吗？

　　过去一年，变异新冠病毒奥密克戎毒株成为全球流行的主要毒株。与此前流行的毒株相比，其传染性更强，具有多个亚型，在世界各国引发一波波新的疫情高峰。不过，奥密克戎的致病力明显减弱，感染奥密克戎导致的重症率和死亡率显著下降，这也促使世界各国逐渐调整防疫政策。

　　世界卫生组织总干事谭德塞不久前表示，希望在2023年某个时候可以宣布新冠疫情不再构成全球卫生紧急事件，世卫组织紧急委员会1月将开会讨论其判断标准。

　　面对抵御新冠病毒的战役，全球科学家在不懈寻求下一代疫苗、抗病毒药物等新武器，随着新冠疫苗和药物的研发取得进展，人类必将拥有越来越多对付病毒的武器，构筑起抵御新冠病毒的坚盾。

　　悬念三：世界经济能摆脱衰退阴影吗？

　　2022年，世界经济困难重重，特别是通货膨胀困扰很多国家。以美国为首的西方国家此前为应对新冠疫情、刺激经济长时间施行超宽松货币政策，为通胀飙升埋下祸根。乌克兰危机升级后，西方对俄制裁使得原本就被疫情所扰乱的国际供应链进一步受阻，能源、粮食价格高企进一步推高通胀，欧美多国物价涨幅创下40年来最高纪录。

　　为应对通胀，美联储快速大幅加息，导致其他经济体货币大幅贬值，加剧其输入性通胀。不少国家被迫跟随美国加息步伐，引发经济衰退担忧。

　　国际货币基金组织2022年10月发布的《世界经济展望报告》预计，2023年全球经济增速为2.7%，较7月的预测值下调0.2个百分点，全球经济面临巨大下行风险。

　　不过，随着累积需求释放和政策效应叠加，中国经济将呈现明显复苏增长势头，这将为世界经济带来持续动力、机遇和信心。

　　悬念四：美国政局变化将产生哪些外溢影响？

　　2022年，美国民主、共和两党继续恶斗，在堕胎权、控枪、移民等一系列问题上尖锐对立。在11月的中期选举中，共和党夺取国会众议院控制权，民主党则以微弱优势保住参议院控制权。

　　在两党瞄准2024年总统选举、新一届国会两院“分裂”的情况下，共和党预计将在2023年对拜登政府发起更多挑战，其现行的内外政策将面临巨大不确定性。

　　共和党内部斗争也可能趋于激烈。由于打算参加下届总统选举的前总统特朗普在中期选举中发挥的作用不佳，共和党内温和派可能考虑放弃对他的支持。同时，共和党在众议院的席位优势不大，使得党内极端势力或将有更多机会左右该党在国会的立场。

　　在政治极化、党争加剧的背景下，美国政局走向具有较大不确定性，这将影响美国的对外政策，进而对世界造成复杂影响。

　　悬念五：亚太地区热点问题会持续升温吗？

　　2022年，在美国搅局之下，亚太多国面临不同程度震荡，地区局势局部升温。

　　美军撤离一年后，阿富汗仍然面临严峻安全形势和严重人道主义危机。在朝鲜半岛，美国与韩国多次举行大规模联合军演，朝鲜发射导弹予以反制，半岛紧张局势不断升级。在美国支持下，日本最近正式通过新版《国家安全保障战略》等3份安保政策文件，提出打造所谓“反击能力”即事实上的攻击能力等政策主张，并将在未来5年大幅增加军事开支，引发国际社会担忧。

　　可以预见，美国会持续在亚太“拉小群”、搞事情，2023年的亚太恐怕难以平静。

　　悬念六：气变谈判能取得新进展吗？

　　气候变化是人类面临的重大挑战。2022年，从巴基斯坦特大洪灾造成1000多人死亡，到欧洲夏季高温干旱造成泰晤士河源头干涸、莱茵河几乎断航，再到最近冬季风暴几乎席卷全美造成数十人死亡……一系列极端天气事件提醒人类，应对气候变化刻不容缓。

　　2022年11月，《联合国气候变化框架公约》第二十七次缔约方大会(COP27)在埃及沙姆沙伊赫举行。发达国家在向发展中国家提供资金和技术支持等问题上依然态度消极，其先前承诺的每年1000亿美元资金支持仍未兑现。作为会议成果的一大亮点，本次大会最终同意建立损失与损害基金，旨在向最脆弱和受气候变化影响最严重的国家提供财政援助，但这只是第一步，基金形式、出资国家、分配方式、援助对象等关键问题被留到2023年继续谈判。

　　当前，发达国家经济状况总体不佳，加上能源供应紧张导致部分发达国家重新转向煤炭发电，发达国家自身减排意愿以及为发展中国家减排提供支持的意愿都在下降。在这样的形势下，2023年在阿联酋迪拜举行的COP28能否就上述关键问题取得新进展值得关注。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）