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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）

美施压“烟害防制法”？台媒称绿营将强行通过开放加热烟，网友讽刺******

　　【环球网综合报道 记者赵友平】台湾《联合报》4日独家消息称，岛内“烟害防制法修正草案”经过3次协商后，各方逐渐达成共识，其中最重要的2项包括新型烟品加热烟“加热烟载具不广告、不宣传”、“20岁以下禁止购买加热烟载具”。报道称，不过3日傍晚传出民进党团总召柯建铭碍于美方压力出手要求台湾开放加热烟的消息。《联合报》称，美国烟商将迎来上千亿(新台币)营收。有岛内网友对此讽刺道： “卖台进行式，一直被强迫开放各种措施，历史重演。”也有网友说：“你慢慢会发现：美国人要的东西，台湾没有不给的！”

　　加热烟全称是“加热非燃烧烟草制品”，是一种以不燃烧的方式将烟草加热至300-350°C左右高温的烟草产品。据台湾《联合报》报道，“烟害防制法修正草案”4日上午9时许在“立法院卫环委员会”进行第4次协商，岛内“卫环委员会召委”、国民党“立委”林为洲3日晚在脸书发文称，“烟害防制法”“修法”历经多次协商，慢慢取得共识，将加热烟载具纳管，不得作宣传广告，未满20岁不得购买，没想到高层一声令下，通通推翻。林为洲称，之前的讨论协商，看来都只是演戏过场。

　　林为洲3日晚接受台湾《联合报》采访时说，先前已经过协商且拟出结论。像“纸烟管制加严”各方皆有共识如对在不得抽烟场所抽烟的行为人加重罚则、扩大禁烟场所如校园等；对于电子烟，因难以确认其焦油等成分，加上是许多年轻人入门烟款，未来禁止后将有法可管，包括禁止贩卖、禁止吸食。

　　林为洲说，争议最大是加热烟，台行政机构版“草案”过去以“纳管”一词、坚持要开放进口加热烟，“拒烟团体”则希望禁止。林为洲表示，加热烟分成烟弹(烟草柱)及载具，烟弹本身是烟，与纸烟成分相同，因此法条内已有规定；问题在于加热烟的吸食器载具，“政院版草案”没有明文管理加热烟载具，未来烟商恐大肆作广告，甚至赠送载具，鼓励、引诱更多人甚至年轻人吸加热烟。

　　林为洲说，因此在第3次协商后，各方面针对加热烟载具达成2点共识：“可以贩卖但不能广告”、“20岁以下不可购买”，而上周除了在场“委员”都同意，因此约定在4日上午第4次协商，并要求将载具管理纳入条文中。

　　“昨天迟迟等不到更新条文，傍晚卫生福利部门健康署说柯总召(柯建铭)不同意纳管(加热烟载具)！”林为洲透露。

　　台湾《联合报》称，已在台湾出现的加热烟品牌有“iQOS”、“lil”、“glo”、“Ploom”。报道称，据了解，此次“烟害防制法”促通过加热烟最大推手为美商菲利普莫里斯烟草公司，旗下加热烟品牌“iQOS”早已于各县市成立专卖店、维修店。报道称，目前台湾一年烟品市场达1700亿元新台币，未来纸烟衰退，恐怕会有半数近千亿(新台币)市场由加热烟吃下，还会吸引更多第一次抽烟、原抽电子烟转换加热烟的族群，“庞大商机无法想象”。

　　林为洲直言，今天如无法达到管制加热烟载具目的，将会立刻召开记者会，抨击台行政机构、卫福部门、健康署受烟商压力，自辱推翻原先的承诺。

　　对此，有岛内网友称，美国烟商这是“另一种鸦片战争”。↓

　　有网友批评绿营，称这是“卖台进行式，一直被强迫开放各种措施，历史重演。”↓

　　此前，民进党当局曾放开美国含有瘦肉精的猪肉入台。有网友说，绿营“有利台湾人民的没争取到半点，迫害人民身体健康的每项都开放了”。↓

　　有网友说，“支持”台湾的背后都是生意人，是有目的，先以政治手段敲开大门，接着就露出真面目。↓

　　还有网友问：柯建铭的下一步要开放大麻吗？↓

　　也有网友说，你慢慢会发现：美国人要的东西，台湾没有不给的！↓

　　(环球网)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）