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）
国际人士高度评价中国推动生物多样性保护的成就和作用******
中新网蒙特利尔12月8日电 “中国在生物多样性保护上取得显著成效，在推动全球生物多样性保护方面发挥关键性的作用，‘美丽中国’理念使对自然的保护和热爱深入人心。”
当地时间12月7日，《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议(COP15)第二阶段会议“坚持人与自然和谐共生 共建清洁美丽世界”边会在加拿大蒙特利尔举办。边会由生态环境部环境与经济政策研究中心、中国新闻社主办，中国新闻网承办。
边会上，生物多样性保护方面的中国实践、中国作用、中国理念赢得广泛赞誉，与会国际人士纷纷点赞，认为中国为其他国家提供了有益经验和借鉴。
中国实践
“中国在生物多样性保护方面取得了卓越成就”
藏羚羊受威胁等级从“濒危”降为“近危”， 云南野生亚洲象群上演一场“浪漫”的北上之旅，极度濒危的海南长臂猿成为全球20种长臂猿中唯一呈种群恢复状态的物种……诸多暖心故事，让中国在生活多样性保护方面的成效为世界瞩目。
“中国在生物多样性保护方面取得了卓越成就。”联合国《生物多样性公约》秘书处执行秘书穆雷玛表示，作为全球最大的发展中国家，中国在生物多样性保护领域发挥着独特作用，走出了一条既提高人们生活水平，又较好地保护生态的发展道路，为发展中国家提供了可供效仿和学习的模式。
联合国《生物多样性公约》秘书处执行秘书伊丽莎白•穆雷玛在边会上作主旨发言。尹灵 摄COP15主席、中国生态环境部部长黄润秋表示，通过多年努力，中国有效保护了90%的陆地生态系统类型和74%的国家重点保护野生动植物种群，新增森林面积居世界首位，300多种珍稀濒危野生动植物野外种群得到了很好的恢复。中国的实践和成效表明，经济发展与生态保护不是非此即彼的“单选题”，人与自然是和谐共生的命运共同体。
世界自然基金会全球总干事兰博蒂尼表示，中国积极参与世界环境保护进程，尤其是担任COP15主席国以来采取了一系列措施，令人感到非常振奋。“接下来两周，我们将听到更多关于中国经验的分享。”
世界资源研究所副总裁兼常务董事克雷格•汉森表示，中国过去十年在生物多样性保护上取得显著成效，包括划定生态保护红线，宣布设立昆明生物多样性基金、增加生物多样性保护资金等。
中国作用
“中国在推动全球生物多样性保护方面发挥关键作用”
“就其体量和影响力而言，中国在推动全球生物多样性保护方面发挥关键性的作用。”保尔森基金会副主席兼总裁戴青丽指出，中国生物多样性丰富，珍稀物种繁多，对这些自然瑰宝的有效保护本身就是对全球生物多样性保护事业的巨大贡献。
此外，在国际投资和贸易领域，中国已经发布了包括“一带一路”绿色投资原则在内的多个指南，为开展负责任的境外投资合作搭建了框架。中国商务部制定的“十四五”部门规划中，首次明确提出建设绿色贸易体系的目标，这将为开展可持续大宗商品贸易创造良好的政策环境。
戴青丽还表示，中国也正在成长为绿色金融的领跑者。例如，中国绿色债券的发行规模位居世界前列；中国担任了G20可持续金融工作组的共同主席，也在央行与监管机构绿色金融网络中牵头开展生物多样性对金融稳定的风险评估。中国政府相关部门还在研究和探讨在债务重组中实施“债务换自然”或“债务换发展”机制，兼顾债务国的生态和社会效益。
加拿大环境与气候变化部国际关系助理副部长斯蒂芬•德波尔表示，经过中方不懈的努力，COP15第二阶段会议才会取得成功。“希望未来几周，我们能共同努力，达成‘2020年后全球生物多样性框架’。该框架将汇集全球各国的力量来遏制生物多样性丧失以及自然与生态系统的退化。”
中国理念
“‘美丽中国’理念使对自然的保护和热爱深入人心”
联合国前副秘书长索尔海姆表示，中国国家主席习近平提出“美丽中国”的理念，这一理念打动了我，因为该理念具有积极的意义，调动了民众的爱国情怀，使对自然的保护和热爱深入人心，并使自然保护成为一种向善的力量。
戴青丽指出，中国已开始采取行动推动环境可持续性。例如，“生态文明”不仅体现了中国传统文化中“天人和谐”的传统理念，还成为了指导近期政府决策的根本性原则，为自然生态保护提供了有力的保障。
克莱恩斯欧洲环保协会(英国)北京代表处首席代表龙迪提出，茶和咖啡和谐共存是不同文化和文明互相扶持共同发展的典范，两者皆为大自然的馈赠。人类和自然是相互依赖的，我们共处同一个人类命运共同体中。开放和包容的世界也是人与自然和谐共生的世界。传统中国制茶工艺尊重自然规律，可持续发展农业让人类社会和自然共同发展。
“我很高兴听到在中国，茶和咖啡能够在同一地区蓬勃发展。中国农业背后的思想与‘天人合一’的古代哲学理念相呼应。这是一个非常深刻的想法，当我们思考解决气候变化、生物多样性等挑战时，这个想法与当今世界有着不可思议的关联性。”EDF+商业，韧性粮食与林业主任凯蒂•安德森说。(完)
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