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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）

数说山西政协五年“成绩单”：社会、经济建设类提案超八成******

　　中新网太原1月12日电 (记者 李庭耀)政协委员、政协各参加单位和政协各专门委员会共提出提案5677件，经审查，立案4838件，立案率为85%。截至目前，山西省委、省政府及各提案承办单位对交付的4838件提案按规定要求全部予以办复，委员满意率在98%以上……12日，山西省政协十三届一次会议正在进行，记者获悉，过去五年，山西省政协的社会、经济建设类提案占比超八成。

　　受政协第十二届山西省委员会常务委员会委托，山西省政协十三届一次会议主席团常务主席、第一次全体会议执行主席席小军向大会报告过去五年提案工作情况。他表示，总体来看，十二届山西省政协提案，数量稳步增加、质量不断提高，反映内容聚焦中心工作，意见建议关乎民生期盼，着力点契合党委政府工作部署，充分表达了社会各界的愿望和呼声。

　　过去五年，山西省政协经济建设类提案1941件，占40.12%。内容主要涉及深化供给侧结构性改革、太忻一体化经济区建设、推进“两个转型”、推动能源领域“五个一体化”、构建现代产业体系、促进民营经济发展等方面。

　　其中，关于推进钢铁产业链供应链优化升级、建设智能制造高新技术产业基地、优化重点项目投资结构等建议，为推动转型综改发挥了作用。关于实施供给侧结构性改革、深化国资国企改革、支持小微企业纾困发展等建议，为促进经济高质量发展献计献策。关于推动煤炭“减”“优”“绿”、优化转型产业布局、推进先进轨道交通装备和煤机智能制造产业发展等建议，在编制该省“十四五”规划中予以采纳。

　　政治建设类提案178件，占3.68%。内容主要涉及发挥统一战线作用、推进法治山西建设、贯彻总体国家安全观、优化营商环境、强化基层党组织建设等方面。

　　其中，关于提升多党合作制度效能、铸牢中华民族共同体意识等建议，为巩固和发展爱国统一战线发挥了积极作用。关于发展新时代“枫桥经验”、推进党群服务中心建设等建议，为提高基层治理能力发挥了作用。关于推进政务数据共享、完善民营企业诉求维权机制等建议，为优化营商环境提供了参考。

　　文化建设类提案386件，占7.98%。内容涉及培育和践行社会主义核心价值观、传承中华优秀传统文化、建设文化强省、推动文旅深度融合发展等方面。

　　其中，关于加强革命遗址保护、党史教育基地建设等建议，为山西省红色旅游资源开发、精神文明建设发挥了建设性作用。

　　社会建设类提案2095件，占43.3%。内容涉及打赢脱贫攻坚战、完善疫情防控机制、养老服务体系建设、推进“双减”政策落实等方面。

　　其中，关于实施农村干部学历提升工程、实施公费农科生定向培养、培育新型农业经营主体、推广农业生产托管服务模式等建议，在山西省太行山区、吕梁山区迈上小康社会中发挥了作用。关于深化医保支付方式改革、加强义务教育资源均衡配置、完善三孩生育配套措施、推进养老服务体系建设等建议，为健全完善社会保障体系贡献了智慧。

　　生态文明建设类提案238件，占4.92%。内容涉及践行“两山”理论、污染防治综合治理、推动绿色低碳发展等方面。

　　其中，关于加强建筑废弃物资源化利用、推进环境保护网格化监管、加快新能源汽车推广等建议，为打好污染防治攻坚战起到了促进作用。关于推动黄河流域生态保护和高质量发展、推进国土绿化、统筹林草植被保护修复等建议，为山西省生态保护工程有力推进贡献政协力量。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）