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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）

你想家，家也想你******

　　你有多久没回过家乡了？

　　提到家乡，你最先想起什么？

　　家乡的记忆

　　像一根“隐形”的线

　　无论飞得多远

　　都始终在原点牵着你

　　指引你找到回家的方向

　　今天，央视新闻带你“回家”

　　与那些温暖的地方重逢

　　走遍万里路

　　也忘不了味蕾上的家乡

　　 咬下这口酥脆鲜香，儿时的年味也回来了。原汁原味的幸福，往往藏在最简单的食物里。

　　 清晨的早餐摊，陪伴了每个上学日。绿豆面饼丝浇上麻酱带来的幸福感，拥有让人安心的魔力。

　　 “走，饮茶先啦！”男女老少围坐一桌，吃着早茶，谈笑风生，好不热闹。

　　 油辣椒、糟辣椒、胡辣椒、折耳根。品尝家乡百般滋味，方知滚烫人生可贵。

　　 冰糖葫芦车，儿时的回忆，小时候的味道。

　　这是家乡不变的那一抹甜，五彩缤纷却不艳眼，在不经意间能宽慰人心。

　　 地摊小海鲜，鲜甜的味蕾记忆，每一口都是乡愁~

　　你想家，家也很想你

　　家乡的味道

　　永远都是心中最浪漫的记忆

　　刻在心头的老地方

　　是永远的风景

　　 纵使他乡万盏灯，不抵故乡当头月。家乡湖面倒映的月光，是追梦路上的保护色。

　　音乐、冰雪，所有关于浪漫的一切，构成了独特的家乡记忆。

　　 家乡拥有童话般的治愈力，自由自在，真诚且美好。

　　让光充满自己，也让自己发出亮光。新的一年，开启你灿若朝阳的人生吧。

　　 家乡是让无数候鸟栖息的湿地，也是让心休息的自留地。当静下心来感受生活，就会发现美好悄然而至。

　　这座小城，理性而优雅，静谧有力量，不仅能安顿自己，亦能感染他人。

　　 海边的火箭发射基地，童年时就埋下了好奇的种子。对生活带着满腔热情长大，终将抵达向往的快乐星球。

　　摸不到的丹霞山脉，乘着热气球，就能换个方式领略家乡的美。

　　家乡倒映星海的长江，波光粼粼，简单纯粹闪闪发光，是创造奇迹的力量。

　　家乡

　　是永远拍不完的浪漫

　　记忆中的“烟火”

　　是儿时的玩伴

　　是璀璨的烟花

　　是故乡的袅袅炊烟

　　 故乡的炊烟，在梦里、心里、记忆里，连接思乡的情思，成为最美最难忘的记忆，珍贵而真切。

　　 把传统的美和创新的趣带给所有人，有你就是好日子，年年岁岁有锦鲤，岁岁年年添新意。

　　 街角的报刊亭，就像一座桥梁，承载着几代人的记忆。

　　 儿时看皮影戏的快乐，是专属的精神资产。在纷扰的生活里保持童心，不舍自由纯粹，过可爱的人生。

　　 那些自由自在的奔跑，不顾一切大笑的时光，是少年时代的记忆，也是赤诚不变的快乐底色。

　　 回旋在胡同上方的鸽哨声，是儿时最熟悉的记忆。走进胡同深处了解家长里短，也能飞往更高的蓝天，俯瞰人生百态。

　　 小时候看不懂的戏，如今早已读懂了其中道理。如果命运如剧本，就做自己人生最好的导演。

　　走进一家温馨的咖啡店，或许就是为了遇见温暖的你。朝朝暮暮又年年

　　烟火在人间

　　家乡的一角一瞥一瞬

　　总有一处风景

　　让你心动和留恋

　　也总有一条街道

　　留着只属于你的故事

　　 记忆中的童年味道，温暖且不变。

　　 最诗意的生活，就藏在日常里，为人间烟火增添浪漫意趣。

　　离家最近的菜市场，不仅藏着熟悉的滋味，更滋养着平静悠然的内心。

　　冬天来了，春天还会远吗？又想起那一年在家乡的春光里，拍到的小奶猫。

　　 记忆中的童年味道，温暖且不变。

　　 心怀期许，人生总会柿柿如意。家乡可爱大柿子，新的一年好事连连，日子甜甜。

　　还记得老家楼下的那棵桂花树吗？关于家乡的记忆，一定会有桂花的香甜。

　　 那年在街头偶遇的小狗与花车，感觉整个世界都明亮了。

　　家乡的烟火气

　　治愈着每一位离家的孩子

　　你找到家乡了吗？

　　这一年

　　你一定攒了好多话想和亲人说

　　愿我们都能早日平安到家

　　陪陪家人

　　度过一段温暖时光

　　　　▌本文来源：央视新闻微信公众号（ID：cctvnewscenter）

　　　　监制/李浙 主编/马文佳 编辑/张娅喃 校对/高少卓 图片/快手“500个家乡”项目组

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）