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）
福建屏南“三驾马车”跑出经济发展加速度******
（新春走基层）福建屏南“三驾马车”跑出经济发展加速度
中新网宁德2月4日电 (叶茂 甘叶斌)地处福建东北部的山区县——宁德市屏南县，用绿色工业、高山农业、文旅康养“三驾马车”拉动经济逆势上扬。
数据统计，2022年屏南县实现地区生产总值125.89亿元，同比增长17.3%，增速居全市第一；规模以上工业增加值、农林牧渔业总产值、社会消费品零售总额三项指标增速均居全市第一，其中规模以上工业增加值连续14个月增速超过100%；批发和零售业销售额、一般公共预算收入、地方一般公共预算收入、城镇居民人均可支配收入四项指标增速均居全市山区县第一。
屏南溪角洋工业园区。 王志凌 摄连日来，在屏南县溪角洋工业园区新入驻重点企业——屏南润能新材料科技有限公司内，工作人员有条不紊地作业，安装调试、零件打磨；重点项目施工现场，起重机挥舞着巨臂，运输车来往穿梭，施工人员有序作业……
该企业项目负责人说，一期厂房项目建设已完成，正在安装调试生产设备，为投产做好准备，“项目建成满产后，预计可实现年产值10亿元。”
绿色工业，正成为山城屏南经济发展的新引擎。围绕打造“闽东北一流的山区绿色工业基地”，屏南县加快溪角洋工业园区、甘棠板式家具产业园区、漈头工业园区基础设施建设，积极承接宁德锂电新能源、新能源汽车等绿色产业配套项目落地，加快推动传统产业转型升级，并加大招商引资力度，积极兑现助企纾困政策。
在建中的屏南县体育中心。 叶陈芬 摄随着节后人员返岗、项目建设动工、企业复工复产，屏南县也同步下沉“企业专班”，为企业解决存在的困难和迫切需求，当好复工复产“护航人”。
“节前已主动了解企业放假开工时间，做到心中有数，同时对企业在复工复产、人员招聘和业务拓展方面能帮尽帮。”屏南县工业园区管委会负责人陈抑非说，县里积极推进工业结构优化，加快传统制造业绿色改造步伐，培育壮大全绿色产业链。
绿色工业迈大步，高山农业生机盎然，提速乡村振兴。在屏南县千亩高山花卉产业园的温室大棚内，一支支金黄的文心兰竞相绽放、轻盈飘逸，状若飞翔的金色蝴蝶，令人赏心悦目。花农抢抓时间，忙着管护、包装、外运花卉，销往北京、上海、广州、昆明等地。
屏南高山花卉产业园区工人在培育文心兰。 屏南县融媒体中心 供图“屏南海拔高，气候、生态条件好，很适合培育高品质文心兰。”入驻园区的福建名仕花田园艺有限公司负责人余朝晖说，春节花卉消费热潮拉动，屏南花卉产业迎来“春暖花开”。
“醉美北墘”斗酒大赛现场。 屏南县融媒体中心 供图地处高海拔、低纬度的屏南县，紫外线强，昼夜温差大，十分适合种植花卉。近年来，屏南县将高山花卉产业作为支柱产业打造，强化招商引资和要素保障，推动高山花卉产业强势崛起。目前，全县拥有花卉苗木种植面积11205亩，花卉苗木企业40多家，2022年花卉全产业链产值逾4.6亿元。
一“花”独放不是春，“三产”齐开春满园。屏南县依托资源优势，大力发展“一乡一业”“一村一品”，因地制宜重点发展茶叶、水产、食用菌、水果、蔬菜、中药材、畜禽、林竹花卉及旅游等特色产业。2022年，屏南县实现农林牧渔业总产值30.42亿元，同比增长8.6%；城镇居民人均可支配收入35530元，同比增长5.9%。
当地官方表示，围绕打造“全省一流的高山农业基地”的目标，在抓好农产品稳产保供的基础上，聚焦一二三产融合发展、新技术新业态新模式融合创新、产业链供应链价值链融合壮大(三产三新三链)，做优做强特色产业。
文旅融合再发力，绘就最美“诗和远方”。今年春节期间，一场别开生面的“醉美北墘”斗酒大赛在屏南县代溪镇北墘村黄酒文化广场上演。现场，各家各户的北墘黄酒“齐聚一堂”，行业工作者和黄酒爱好者通过品尝来辨别黄酒的种类、年份、质量，醇醇酒香夹着乡愁从山村氤氲升腾。
新春期间，龙潭村人来人往。 陈小倩 摄不仅仅是北墘，屏南小梨洋景区内的甘国宝故居、大棠休闲农场、丛林穿越等亲子活动倍受游客们欢迎；屏南县熙岭乡龙潭村中，熙熙攘攘的游客走访公益画室、咖啡屋、美术馆、四平戏博物馆等，与新旧村民一同过大年，体验文创魅力……
作为福建首个国家绿色旅游示范基地，屏南加强自然生态、古镇古村、特色农业、红色文化等资源整合，构建以“白水洋·鸳鸯溪”为核心，双溪、龙潭、仙山牧场等为支点的“1+N”多元融合发展格局，推动旅游经济全产业链延伸，着力打造“全国一流的乡村文旅康养基地”。
屏南官方表示，该县将深入实施“深学争优、敢为争先、实干争效”行动，围绕“建设县强民富生态美的山区发展一流县”目标，全面推动“三个一流”产业发展，争当山区县发展排头兵。(完)
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