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）

甘肃陇南成县：以“赶考”的姿态跑出“成县速度”******

　　——预计全年完成地区生产总值82.17亿元，增速7.8%；完成大口径财政收入13.3亿元，同比增长17.3%；

　　——完成一般公共预算收入4.81亿元，同比增长9.1%；新签约招商引资项目10个，总投资38.8亿元，到位资金15.14亿元，同比增长52.8%；

　　——集中力量打通城区10条“肠梗阻路”，埋设雨污管网20千米，完成道路改造9.1公里；工业增加值突破32亿元，建筑业增加值突破5亿元，省级全域旅游示范区初步创建成功。

　　刚刚过去的2022年，面对严峻复杂的发展环境和艰巨繁重的发展任务，成县高效统筹疫情防控和经济社会发展，紧盯园区、城区、景区“三大区块”能级提升，紧扣生态环境、社会环境、营商环境“三大环境”持续优化，项目建设跑出加速度，全县经济运行稳中加固、量增质优，生态底色更加靓丽，群众幸福指数持续提升，全县经济社会发展成绩亮丽喜人。

　　“四好农村路”全国示范县创建成功，医疗救治中心、中医院整体迁建、儿童医学救治中心等医疗服务能力提升项目加快推进，实验小学、县妇幼保健院搬迁项目建成启用。

　　成县把项目建设作为主战场，创新项目推进机制，聚焦经济社会发展短板和薄弱环节，围绕工业突破谋划扩容增量项目，围绕农业倍增谋划延链补链项目，围绕文旅融合谋划提质增效项目，积极扩大有效投资，优化投资结构，破解投资难题，推动项目建设扩数量提质量。全年谋划实施500万元以上投资项目77项，完成投资29.6亿元，发行专项债券项目14项，落实债券资金4.7亿元，较2021年增长126%。同时建立重大招商引资项目帮办代办制，新签约招商引资项目10个，总投资38.8亿元，到位资金15.14亿元，同比增长52.8%。

　　在加大项目建设的同时，不断完善重大项目建设服务机制建设，形成了“政府总体负责统筹调度，部门协调配合全力落实”的项目推动机制，对重大项目谋划储备、研究申报和资金争取等各环节进行指标量化，明确奖惩措施，严格兑现奖惩，充分调动和激发全县上下谋项目、争项目、抓项目的积极性、主动性，跑出了项目建设的“加速度”。

　　坚持全县整体谋篇布局，“多规合一”编制全域全要素管控规划，“三区三线”划定通过审核，《国土空间总体规划（2020-2035）》形成初步成果，12个城区片区修建性详细规划顺利完成，征收土地3200余亩，拆除“两违”建筑21座，34个老旧小区改造项目接续实施，17个房地产开发项目有序推进，梁山路、青岛路、团结路等按期建成投用，陇南大道、同谷北路等正在按时序进度统筹推进。一条条断头路被打通、一座座高楼拔地而起、一个个老旧小区换新颜，成县正在以“成县速度”推动城区发展。

　　道路变宽了、行道树变绿了、小巷垃圾不见了、城市“牛皮癣”消失了、商铺门店占道经营没有了。在加大城市项目建设的同时，成县重拳出击抓城市环境整治，“小手拉大手”“文明实践志愿行”“十日攻坚”集中整治行动常态化开展，“全县动员、全民行动、全域整治、全时保洁、不留死角、标本兼治、彻底整治、跟踪督查、严肃问责”等措施推动，城市管理水平大幅提升，城市品质明显提升，人民群众获得感幸福感持续增强。成县紧扣“三新一高”要求深入实施强县域行动，统筹规划、建设、管理三大环节，在重点上抓突破、在难点上动真格、在是落实上求实效，有效提升城市工作的全局性、系统性和县域发展的持续性、宜居性，尽心竭力改善群众生活环境。

　　走进大路沟核桃科技示范园，一棵棵核桃树粗壮挺拔，每棵树上都有编号挂牌，详细记录了核桃品种信息。“我们已培养筛选出清香、香玲、陇南755等7个适合成县主栽优良品种，并实施嫁接换优、病虫害防治、配置采收加工设备等一系列提质增效工作。”成县核桃科技服务中心主任胡永辉介绍，全县已累计完成核桃品种改良800多万株，核桃良种率达85%，核桃产量达到3.69万吨、产值4.43亿元，以打造3个市级核桃标准化生产示范基地和17个县级核桃标准化生产示范园为重点，扎实推进了成县省级核桃现代产业园区建设。

　　在做强做优核桃产业的同时，加快推进特色产业三年倍增行动计划，优化种植区域，发展蔬菜、马铃薯、油菜、中药材、魔芋等区域特色产业24.5万亩，建成标准化规模养殖场598家，“1+3+X”特色农业产业质量效益同步提升。紧盯八大产业链谋划实施各类补链强链延链工业项目26项，全年预计完成投资4.1亿元，同比增长95.3%；182个乡村旅游服务节点建成，打造旅游重点村27个，建成“电商+供销”县乡村三级配送总仓和“陇货入浙”甘味直营店，新研发网货产品72款，全年开展电商培训2206人次，完成电商销售额4.72亿元。成县因地制宜发展特色产业，全力保障粮食稳产增产，高效推动农文旅融合发展，坚持延链强链，推动了特色产业提质增效。

　　冬日的成县滨河公园，一派生机盎然，白鹭和灰头雁在水中捕鱼，红嘴野鸭和鸳鸯戏水，成群结队的鸟儿或飞或栖息在芦苇叶上，水中的鱼儿欢腾雀跃，勾画出一幅人与自然和谐相处的美丽画卷。

　　野生动物的回归，是生态向好的最好证明，也是对成县推动绿色发展成果的有力回应。坚持以绿色发展为导向，深入推进“两山”理论实践，成县以最大的决心、最强的手段、最强的魄力持续保持生态环保高压态势，依法依规淘汰拆除10座砖瓦轮窑生产线，全县规模以上工业单位综合能耗、用水量分别同比下降14.9%、8.09%，空气质量优良天数、地表水水质、土壤环境质量稳定达标。严格落实河长制、林长制，深入开展河湖“清四乱”、联合执法等涉水生态环境专项行动，全面清理河道违法设施，打击侵占河道、乱采乱挖等违法活动，持续推进人工造林、封山育林、退化林修复、森林抚育等林业生态修复建设，完成义务植树122万株，栽植补植绿化苗木1.67万株，建设绿色通道162公里，全县森林覆盖率、蓄积量持续“双增长”，绿色发展理念正在成县大地深入人心。

　　一路披荆斩棘，一路凯歌前行。成县统筹调度、稳定预期，解民忧增福祉，经济社会发展稳中有进、持续向好，综合实力持续提升，营商环境持续优化，社会大局平安稳定，以“赶考”的姿态跑出了“成县速度”，奋力谱写出了成县高质量发展的新篇章。