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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）

各地各部门全力以赴，确保研考平稳顺利 | 2023研考进行时******

　　2023年全国硕士研究生招生考试今日开考。教育部深入贯彻落实党中央、国务院决策部署，采取系列针对性举措，全力确保研考平稳顺利实施。各地多措并举，全力保障组考工作，努力实现如期考试、应考尽考、平安研考。和小微一起来看——

　　临近考试，教育部指导各省（区、市）教育招生考试机构进一步优化考生服务，完善研考信息发布机制，开通咨询电话和邮箱，及时解答考生关切的问题。

　　同时，为帮助部分考生解决赴考的实际困难，对于仍滞留在报考点所在地以外省份且返回报考点确有困难的考生，教育部部署做好有关考生借考工作。

　　面对疫情新阶段，教育部、国家卫健委、国家疾控局按照“二十条”和“新十条”要求，科学制定防控方案，部署高效统筹做好疫情防控和考试组织工作，按照“一类一策”组考模式，分类设置考场考点，调动多方资源力量，提高核酸检测、考点考场资源和监考工作队伍等保障力度。

　　考前，教育部会同中央网信办、公安部、国家疾控局召开2023年研考工作调度会，要求提高政治站位，强化政治执行力，落实安全稳定责任；加强服务保障，关心关爱广大考生和考务工作人员，全力确保研考平稳顺利实施。

　　各地各部门多措并举，尽全力保障组考工作↓↓↓

　　内蒙古

　　内蒙古自治区招生考试委员会办公室专项部署研考事宜，要求加强服务保障，优化考生服务，及时告知考生组考防疫安排，积极为特殊困难考生参加考试提供便利条件等。

　　考场设置按照“一类一策”的组考模式，分类设置普通考场、隔离考场和应急考场，各类考场不交叉使用。每场考试前后，各考点将对考场进行消毒和通风，对卫生间、楼梯间等公共区域以及门把手等接触频繁的部位进行清洁和消毒，为广大考生和考试工作人员提供健康安全的考试环境。

　　浙江

　　为保障每位考生的考试权益，浙江省通过大数据摸排考生健康状况，分类安排考场。同时，为解决滞留考生的赴考困难，先后开展两轮跨省借考工作，为7400余名借考考生，集中转运近8000份自命题试卷，涉及全国30个省（市、自治区），目前试卷已在考前按保密流程调配到位。

　　教育、卫健、疾控、公安、市场等联席会议成员单位已于考前通过跨部门联动开展考试环境治理，充实考点医护力量，并将在考试期间联合值班，共同为考生营造良好的考试环境。

　　安徽

　　2023年安徽省研考共报名考生23.2万余人，报名人数再创历史新高；全省共有30个报考点，共设294个考点，8095个考场，备用考点43个，备用隔离考场818个，选聘考务人员3万余名。考前已根据防疫组考的实际情况，进一步调整增设备用考场，增配考务人员。

　　安徽省教育厅统一组织考生凭准考证免费进行一次单人单管核酸检测，并及时提供结果给各地、各校，结合考生健康状况摸排情况，根据需要提前按核酸检测结果分类设置考场。同时，发挥报考点高校作用，加强考生心理疏导，缓解考生焦虑，并在疫情防控等方面为考生提供必要帮助。

　　福建

　　福建省就2023年硕士研究生招生考试安全工作作出部署，要求以考生为本，进一步优化调整疫情防控方案，做足考前防疫准备，强化人员管理，精准分类施策，稳妥处置考试过程突发情况，确保不因疫情影响考生考试，确保所有考生平安顺利参加考试。

　　考前，福建省各报考点为广大考生开辟核酸采样检测绿色通道。考生可根据个人需要，凭本人《准考证》到指定的检测点完成一次“单人单管”核酸检测。高校报考点的核酸采样检测工作由各高校统一组织实施。

　　四川

　　今年四川省考试报名确认人数25.8万人，同比增长1.53%。日前，四川省召开2023年研招考试组考防疫及考试安全工作调度会，部署开展“六大专项行动”，严厉打击冒名顶替和考试舞弊等严重违规违法行为。

　　此外，成都市为切实做好2023年全国硕士研究生考试考生服务工作，青年人才驿站在硕士研究生考试期间向广大考生特别是异地借考学生提供免费住宿服务。

　　还有这些《致2023年研考生的一封信》↓↓↓

　　黑龙江、江苏、江西、山东、河南……临近研考，各省市陆续发布考前准备工作提示和初试防疫温馨提醒。

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　　来源 | 据内蒙古教育发布、黑龙江省招生考试院、江苏教育发布、浙江考试、安徽省教育厅官微、福建省教育考试院、福建教育微言、江西省教育厅、山东教育发布、河南省教育厅、四川教育发布微信，四川发布微博

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）