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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）

台商急盼两岸大规模复航，国台办建议可优先考虑恢复广州等直航航点******

　　【环球时报特约记者 陈立非】大陆顺应台商和广大台胞的意愿，大动作敦促两岸大规模复航，引发岛内高度关注。

　　1日下午，中国航空运输协会发布声明，呼吁尽快恢复两岸直航航点，便利台胞往来。声明称，当前两岸疫情均已平稳，是进一步恢复两岸航线正常运营的有利时机，“大陆民航业务技术人员已通过两岸民航联系人渠道致函台民航主管方面，提出恢复两岸航线正常运营的建议”。

　　1日晚间，国台办发言人朱凤莲通过“答记者问”的方式证实，大陆航空主管部门已通过“海峡两岸空运协议”联系渠道致函台湾方面，“希望贵我双方相向而行，推动两岸航线恢复正常运转，可优先考虑恢复台胞反映较为集中的广州等16个两岸直航航点”。

　　朱凤莲说，大陆方面认为，当前大陆疫情已得到很好的控制，台湾同胞完全可以安心前来学习、工作、创业、生活，“两岸同胞对实现正常交流往来的意愿强烈，我们高度重视并已全面做好相关准备”，希望台湾方面珍惜两岸空中直航来之不易的成果，采取务实措施，优先恢复台胞反映集中的两岸直航航点，持续推动两岸航线恢复正常运转，造福两岸同胞。

　　疫情暴发前，两岸客货运航点曾达到71个，其中台方10个，大陆61个。疫情暴发后，2020年2月时任台“行政院长”苏贞昌将两岸直航的61个航点限缩至只剩4个，包括北京、上海、成都和厦门。

　　针对大陆方面的呼吁，台湾陆委会1日晚回应称，将洽民航局进一步了解，有关增加两岸空运客运直航航点，当局将依疫情及两岸情势发展进行评估检讨。台湾民航局证实收到大陆来函，正在讨论中。航空业者对两岸增加航点乐观其成，但也坦言两岸目前政治情势依然冰冷，加上台方仍禁止陆客赴台，两岸航点、航班密集度短时间要恢复到像过去那样热络，恐有难度。

　　2日，台湾陆委会主委邱太三承认，去年已经有广东台商反映过，但他并未松口是否打算恢复更多航点。他还借口大陆疫情“仍有不确定性”，声称需要对方协助相关必要评估信息的提供。邱太三同时承诺，“在疫情可控前提下一定会逐步恢复两岸人民交流，达到舒缓台海情势紧张”。

　　连日来，台商不断呼吁当局恢复更多两岸直航航点。厦门台商会长吴家莹在接受采访时称，恢复两岸直航航点是大多数台胞、台企的需求，加上疫情现在已到新阶段，两岸都未要求入境隔离，现在恢复航点是非常好的时机。他表示，许多航点已停3年，台商急需让产业与经营尽快恢复正常，也盼望生活尽快恢复常态的便利性。他希望民进党当局重视这么多在长三角与珠三角的台资企业，以及台胞、台干的方便，“目前两岸双方应该以民生为主，政治意识形态是不是可以先放下”。

　　据台湾《中国时报》报道，海基会2日在台北举办大陆台商春节联谊活动，这是新冠疫情暴发以来首度恢复，蔡英文与会致辞，而且正逢李大维回台担任海基会董事长，“其中有几项观察指标，例如全面重启‘小三通’、恢复航点与两岸航班数，及大陆专业人士能否来台交流等，备受关注”。

　　台湾“商总”主席赖正镒1日直言，台商最盼望的就是尽快恢复两岸直航航点，希望当局能加快恢复与大陆方面相关单位的沟通联系，加快推进两岸观光旅游交流，恢复两岸对飞的航班与城市，从现有的4个直航城市至少再增加10个城市，比如像武汉、南京、青岛、重庆等台商聚集的一、二线城市。赖正镒同时呼吁民进党当局在评估疫情稳定的情况下，重新开放大陆观光客来台，这样更有助于恢复两岸的观光旅游交流，也为台湾观光产业在疫后挹注新动能。

　　有岛内媒体评论称，当今两岸仅存上海、厦门、北京与成都4个航点，相当不便，屡创新高的票价也非常人所能负担，因此台商、台生、台干近来频频发声，希望民进党当局尽快与大陆展开沟通与对谈，才能方便各方往来于海峡两岸。如果能加速启动与恢复两岸的各大航点，至少民间交流能够恢复到疫情前的规模，目前两岸紧张的对峙情势，才有迈向和平发展的融冰机会。(环球时报)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）