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）
东北小村“山乡巨变”里看中国发展******
中新网哈尔滨10月22日电 题：(二十大时光)东北小村“山乡巨变”里看中国发展
中新网记者 王妮娜
“党的二十大胜利召开，让我们更加坚定地走‘精农业、稳工业、兴旅游’的乡村振兴发展之路。”黑龙江省尚志市元宝村党总支部终身名誉书记张宝金说。
今年81岁的张宝金在元宝村当了42年致富带头人. 王妮娜 摄黑龙江省尚志市元宝村是著名作家周立波创作小说《暴风骤雨》的原型地，被称为“中国土改文化第一村”。
元宝村村民施永青一说起自己家的大米，笑逐颜开。 王妮娜 摄今年81岁的张宝金在元宝村当了42年致富带头人，他带着村民，“从土地改革”、到“联产承包责任制”，到“改革开放”，再到如今的“乡村振兴”，他们紧跟党的政策，感受到党的关怀，从昔日的“光腚屯”成为了如今全村总资产7.35亿元的“亿元村”。
“精农业”村民富了“开车下地”
“老书记”张宝金每天都到村里办公，他说：“过去十年，我们村从大力发展铅笔工业，到升级发展生态农业，再到大力推动旅游服务业，在党的领导下，我们没有停止改革发展的脚步。”
1980年，元宝村人均收入仅有42元，村集体负债27万元，是一个“吃粮靠返销、生活靠救济、花钱靠贷款”的“三靠屯”。
1980年，张宝金当选为村党支部书记，从1983年开始领着元宝村实行“包产到户”，即家庭联产承包责任制，通过科学种田、精细管理，严格落实生产责任制，原先的劣质土地经过改造后长出了好庄稼，1985年，全村人均年收入从42元跃升到500元。
种地也要解放思想，打破陈规，张宝金看着村里原先种的水稻品种虽然增产，但卖不上价，他决心发展“精农业”种植绿色优质稻米“稻花香”。
自2010年起，村里开始试种，逐年增量实验，用8年时间试验成功“稻花香2号”，村里还注册了“村镇香”商标，成立了合作社，如今，优质稻米种植面积达到了6000亩，170多名农民加入合作社。
“每年过完大年，村里就组织开会，商量买种子、买肥的事儿，有村里，有党员领着我们，我们种地很省心，不用我们自己像过去那么操心了。”村民施永青说，他加入合作社已经5年了。
2017年4月，在村党支部的帮助下，村里建起集生产、加工、销售一条龙的精米加工厂，实现规模化、品牌化经营，日产出最高可达100吨大米。同时，精米加工厂可以完成包括生产、包装、销售在内的一条龙优质服务。
今年，施永青家种了60亩地稻花香，今年已经卖了15000斤稻子了，而且他的大米在村里加工厂精包装后，每斤能卖到6元钱。农闲时，施永青还在村里的铅笔厂磨刀赚工资，“以前骑自行车去地里，现在都开车下地。”施永青说，他不出村，一年收入就能赚到20万元。
元宝村的精米加工厂投入生产后，截止到目前已生产100万余斤精米，包装运输销往全国各地，带来了解放思想创新发展的成果，百姓生活更富足，集体经济更壮大。
铅笔厂现代化的生产线。 王妮娜 摄稳工业村办企业富了“村里人”
党的二十大报告指出，全面推进乡村振兴，坚持农业农村优先发展。十年砥砺奋进，山乡巨变在田间地头，在工厂车间。
在金雪莲铅笔厂内，工人们都穿梭往来，有条不紊地工作着，这是元宝村的村办企业。
上个世纪80年代，改革开放的东风也吹进了这个小村落。1983年，张宝金抓住发展机遇，带着村民一起从创办小木农具加工厂、卫生筷子厂，到铅笔板厂、制笔厂，从销售国内，到出口俄罗斯，引领农民走以工富农之路，这个小村创造出一个又一个奇迹。
“我在这干6年了，刚来时，车间就有两条比较传统的生产线，之后上了3条现代化的铅笔生产线，我们这的工人每个月都能赚4000多块钱。”金雪莲铅笔厂的车间主任王少慧说，她在这里干了6年。
通过40年的艰苦创业，现在元宝村的企业年加工铅笔23亿支，铅笔板3000万罗，分别占全国生产总量的20%和60%，成为了元宝村现代产业体系的支柱。
兴旅游乡村振兴“在村里”
党的二十大报告提出，全面推进乡村振兴。坚持农业农村优先发展，坚持城乡融合发展，畅通城乡要素流动。
元宝村的乡村振兴一直在村规划的版图里，元宝村立足“土改文化第一村”的红色资源优势，建设好元宝红色教育馆，修缮好《暴风骤雨》纪念馆，挖掘元宝村党总支“凡事相信党、遇事靠群众、干事讲科学”的成功经验，全方位展示元宝村的发展进程。
“我们在传承赓续红色精神的同时，叫响元宝村红色旅游品牌，努力开发乡村特色旅游产品，开展民俗旅游，吸引更多游客到元宝村参观旅游，增加村集体经济收入。”尚志市元宝镇党委副书记、元宝村党总支部书记邱树丽说。
在元宝村未来发展规划中，记者看到，“元宝村党史陈列馆布展工作，2022年11月底完成”；“实施元宝村室外工程建设，包括：室外广场、室外绿化、室外给水、室外污水、室外雨水、雨水回用、供暖设施等工程建设，项目验收阶段2022年11月底前完成……”这样明确而具体，并带有完成日期的村规划，就是党的二十大中“乡村振兴”的具体落实，小村落在变富，也在一点点变美。
元宝村在张宝金老书记的带领下，坚持“凡事相信党、遇事靠群众、干事讲科学”，40多年来不断与时俱进，开拓创新，经济社会发展始终走在全国前列。
学习完党的二十大报告，张宝金说：“党的二十大胜利召开，作为一名基层党员，看到党的二十大规划的发展蓝图，看到年轻人积极努力工作，让我对元宝村未来的发展更有信心。”
“我将与元宝村民一道，按照党的二十大规划的发展蓝图，努力将元宝村建设成为新时代红色美丽村庄。”今年30岁的邱树丽说。(完)
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