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）

【国际锐评】这场新年首访是“怀旧之旅”，更是“开创之旅”******

　　从“一带一路”、农渔业，到基础设施、金融、旅游等，一系列合作文件在中菲两国元首共同见证下签署。这一连串丰硕成果，见证了北京新年首场外事活动的不同寻常。

　　4日，中国国家主席习近平在北京同来华进行国事访问的菲律宾总统马科斯举行会谈。两国元首都强调了中菲关系对彼此的重要性，同意保持经常性战略沟通，并就深化务实合作、妥善处理海上问题等达成了重要共识。

　　这是马科斯去年6月就任总统后，首次正式访问东盟以外国家，也是中方今年接待的首位外国领导人。中菲关系的密切程度可见一斑。去年11月，习近平主席与马科斯总统在泰国曼谷首次举行面对面会晤，为双边关系发展指明方向。时隔1个多月，两国元首在北京再次相聚，为双边关系未来发展擘画出更清晰、更细致的蓝图。总的来看，既涉及深化中菲政治互信，也涵盖拓展多领域的务实合作。

　　作为近邻，中菲有着上千年的友好交往史。过去一段时间，中菲关系曾经历一些困难，但在双方共同努力下，中菲关系近年来重返健康发展轨道，不断结出合作硕果。这样的势头来之不易，值得双方共同珍惜。

　　在会谈中，习近平主席指出，中方始终把菲律宾放在周边外交优先方向，坚持从战略和全局高度看待中菲关系，愿同菲方“做互帮互助的好邻居、相知相近的好亲戚、合作共赢的好伙伴”，并从共同维护亚洲地区和平繁荣的高度出发，提出愿与菲律宾及其他东盟国家聚焦合作与发展。这展现出中国与邻为伴、与邻为善的真诚意愿。作为一位与中国缘分很深的政治家，马科斯总统强调，中国是菲律宾最强劲的合作伙伴，没有什么能够阻挡菲中友谊的延续和发展。这向外界传递出中菲双方排除外界干扰、致力于深化两国传统友好的积极意愿。

　　近年来，中菲经贸合作展现出蓬勃生机。中国是菲第一大贸易伙伴、第一大进口来源地和第二大出口目的地。双方已确立农业、基建、能源、人文四大重点合作领域。中方“一带一路”倡议同菲律宾“多建好建”有效对接，开展了近40个政府间合作项目。此次，马科斯总统携规模庞大的商业代表团访华，足以说明菲方对拓展对华合作的高度重视。

　　在会谈中，习近平主席为深化中菲务实合作规划了清晰蓝图。中方提出，愿助力菲方农业农村发展，打造农技中心品牌项目；扎实推进基础设施和互联互通领域合作；并愿持续扩大进口菲律宾优质农渔产品，支持中国企业赴菲律宾投资兴业。这些举措将有力支持菲律宾国家经济发展，密切两国合作纽带。

　　南海问题是中菲关系绕不开的一个问题。近年来，某些西方国家将战略重心转向亚太，试图借南海问题兴风作浪，挑动中国与有关国家的矛盾分歧。但总体而言，中菲两国有效管控了相关分歧，没有让它伤害中菲关系大局。马科斯总统上任后曾明确表示，“不能让海上问题定义整个菲中关系”。

　　中方在这次会谈中提出，愿同菲方继续以友好协商方式妥善处理海上问题，重启油气开发谈判，推动非争议区油气开发合作。菲方积极回应称，愿同中方重启油气开发磋商。这表明，中菲有信心、有能力、有智慧维护南海和平稳定，通过友好磋商和谈判解决争议，将南海建设成为和平、友谊、合作之海。这是对外部势力借南海议题在亚太制造分裂对抗的有力回应。一些分析指出，对于海上问题分歧，只要中菲双方坚持既有共识，做大合作蛋糕，前行之路就会越走越宽。

　　1974年，时年17岁的马科斯陪同母亲首次访华，受到中国老一辈领导人的亲切接见。如今，担任总统的他，实现了对中国“期盼已久的访问”，这让外界对中菲关系的未来发展充满期待。有理由相信，在两国元首战略引领下，中菲将聚焦友好合作主流，妥善处理分歧，让更多的务实合作成果造福两国人民，为地区和平稳定贡献更多积极力量。（国际锐评评论员）