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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）

台湾音乐人黄庆元：在乡愁中寻“根”******

　　中新社北京1月29日电 题：台湾音乐人黄庆元：在乡愁中寻“根”

　　中新社记者 李雪峰

　　“人离开家就像树叶离开‘根’，回家过年是中国人的传统，也是中国人对‘根’的眷恋。”癸卯新春，台湾音乐人黄庆元在北京接受中新社记者采访如是说。

　　祖籍福建、生于台南眷村，黄庆元从小听黑胶唱片长大，求学时期开始组乐团唱摇滚，并尝试写歌。20世纪80年代，黄庆元进入唱片公司工作，成为台湾流行音乐鼎盛时期的见证者与参与者。歌手刘德华的《今天》、王杰的《爱得太多》等都是他的作品。张学友的《吻别》《祝福》，草蜢乐队的《宝贝对不起》等风靡一时的热门专辑也都出自他手。

　　在乡愁中寻“根”

　　从台南到高雄、台北，再从香港到上海、北京，回忆人生履历，黄庆元调侃自己一直在“漂泊”，几十年来与家人聚少离多。他说，也因此，乡愁成为自己音乐创作中一个重要的情感来源。

　　众多作品中，表达海峡两岸血脉相连的歌曲《把根留住》让黄庆元印象深刻。他在歌词中写道：“为了生活，人们四处奔波，却在命运中交错。多少岁月，凝聚成这一刻，期待着旧梦重圆……”他说，歌词创作灵感正是来源于春运。

　　黄庆元回忆，20世纪90年代初，出于工作需要，他经常往返于海峡两岸及香港。每逢年关，看到各地火车站人满为患。在没有高铁、不能网络购票的年代，人们肩扛大袋手提小包，彻夜排队只为买到一张回家的车票。

　　“那些场景让我非常动容，这种亲情很难用语言描述清楚。”黄庆元说，台湾的春运同样繁忙，虽然南北不过数百公里，但春节期间依然会出现大堵车。而当时自己无论多忙，也要在除夕之夜赶回家与父母团聚。

　　如今，虽然人们的出行方式更加多元，携带的行李也更为轻便，但对故乡的情感丝毫没有改变。“回家，是所有中国人对‘根’的眷恋，这个‘根’，便是血脉。”黄庆元说，正是出于这种感受，自己在一夜之间就完成了这首曲目的歌词创作。

　　意外“北上”扎根

　　谈及到北京发展的经历，黄庆元笑称“是个意外”：最初只是来帮朋友写歌，本想待很短一段时间，不料却接到了很多合作，不仅有单曲，还有影视剧主题曲、片尾曲、配乐等，时间逐渐被占满，于是留了下来，而这一待就是近20年。

　　创作之余，黄庆元在不少音乐类选秀节目中担任评委，还参与了不少两岸之间的音乐交流活动。在他看来，创作需要灵感，音乐需要碰撞，跨民族、跨地域、跨背景的交流有助于音乐发展。“年轻人勇敢迈出一步，站上更大舞台是好事。中华文化是一条大河，各条支流活络起来才能流得更远，否则很容易干涸。”他说。

　　父母离世之后，黄庆元与妻子更多选择留在大陆过春节。“亲人在哪里，哪里就是家。”他说，这些年结识的不少来自五湖四海的朋友，都曾向他们发出邀请。这对台湾夫妇也因此有机会在大陆各地过不一样的春节。

　　“除夕之夜，和志同道合的朋友们聚在一起聊音乐谈创作，吃美食看春晚，拉家长里短，也别有一番趣味。”黄庆元笑道，去年收到了成都朋友的邀请，今年除夕则不同以往，他和妻子从客人变成主人，六七位朋友在自己家中共聚。

　　年近七旬，黄庆元没有退休打算。他透露，春节过后不久，就将到祖籍地福建参加一场两岸交流活动，助推音乐事业发展。

　　继续搞创作、帮助年轻人、推动音乐发展等，黄庆元称自己还有很多东西可做。“人生还要更加努力地去交代，到哪一天没体力了，没法录音了，才会考虑停下来。”他说。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）