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）

江西省人大代表 ：建议在职业院校设置非遗相关专业******

　　中新网南昌1月12日电 (记者 李韵涵)正在召开的江西省两会上，江西省人大代表 、国家级非遗夏布绣代表性传承人吴婉菁建议 ，要加强江西省非遗传承与职业教育融合发展 ，深入研究江西职业院校非遗相关专业设置的必要性和可行性 。

　　据了解，江西现有国家级 、省级非遗代表性项目558项 ，包括传统戏剧 、传统舞蹈、传统美术等10个类别 ，其中国家级非遗代表性项目88个、省级代表性项目470个 。

　　“江西在非遗保护和传承方面开展了丰富的工作，并投入了大量资金支持，极大增强了非遗项目影响力、社会参与度、市场认可度 ，取得了一定成效。”吴婉菁表示 ，但从非遗传承现状来看，最欠缺的 是非遗传承产生内生产力和造血功能的传承人。

　　吴婉菁认为，能有效推进江西非遗项目 的高质量传承和发展 ，承担起非遗传承人培养重任的非职业院校莫属 ，特别作为地方性院校的职业教育 ，在担负培养技术实用性人才任务的同时也肩负着服务地方经济社会发展，推进地域文化发展的重任，是保护 、传承非物质文化遗产的一支重要力量 。发挥地方职业院校 的独特作用，既 是非遗传承事业之所急 ，也 是职业院校教育突破发展之所需。

　　为此 ，吴婉菁建议 ，深入研究江西省职业院校非遗相关专业设置 的必要性和可行性，建立相关部门参与非遗相关专业设置评估机制，精准、合理做好职业院校该专业的设置 。

　　吴婉菁表示，还要逐步解决职业院校非遗专业教师资匮乏问题 ，保障学校专业建设可持续发展；积极探索联合办学 ，创新教学模式，吸纳专业人才强化师资队伍，积极搭建非遗实训平台 。

　　在课程安排上，吴婉菁认为，应邀请行业专家及部分非遗代表性传承人参与教学计划制定和调整，在兼顾实践和理论基础上 ，科学 、系统做好江西职业院校非遗相关专业 的课程安排。

　　此外 ，还应加大对非遗传承行业 的扶持力度 ，促进非遗传承行业健康壮大发展，提高非遗传承专业学生就业选择面和就业质量，解决职业院校非遗传承专业后续生源少 ，发展后劲不足的问题。(完)