点击右上角
微信好友
朋友圈
请使用浏览器分享功能进行分享
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）
巴西骚乱凸显复杂政治局面，三个信号耐人寻味******
中新网1月10日电(记者 孟湘君)名家艺术品被破坏、多间办公室遭冲击、桌椅被掀翻、文件散落一地……
当地时间1月8日，成千上万的示威者身着统一服装、手持国旗、横幅和棍棒，闯入国会、总统府和联邦最高法院，并与军警发生冲突，甚至盗走总统卫队武器。
如此混乱的场景，让外媒联想到两年前，美国国会遭暴力冲击的场景。然而，这一次，不是美国前总统特朗普支持者，而是“巴西特朗普”支持者，冲闯和破坏了巴西国家权力机构的办公场所。
新上任不久的巴西总统卢拉紧急部署平息骚乱，目前已有逾400人被捕。回顾事件，至少传递出三个耐人寻味的信号，凸显该国政治局面之复杂。
第一个信号：
骚乱时机耐人寻味
这场骚乱，在巴西首都巴西利亚爆发。事发时，巴西总统卢拉正在圣保罗州视察暴雨灾情。
在随后的紧急讲话中，卢拉强烈谴责骚乱事件，指责政府建筑被“法西斯分子”和“狂热分子”攻占，是“野蛮行为”。目前，他已回到遭破坏的总统府。
卢拉誓言严惩骚乱制造者，铲除幕后资助者。他果断签署联邦干预安全法令，加强首都巴西利亚安保，多管齐下应对冲击。
其一，下令国民警卫队进驻巴西利亚，以恢复秩序。
其二，下令关闭巴西利亚市中心24小时，包括行政和政府大楼所在主干道，宣布当地进入联邦安全干预状态，持续到1月31日。
其三，撤换当地公共安全负责人，任命司法部副部长卡佩利为新负责人。
目前，据巴西联邦区州长罗查透露，已有400多名参与骚乱者被捕。巴西《圣保罗页报》称，为将示威者赶出相关建筑，军警、联邦警察、装甲车、直升机齐齐出动，催泪瓦斯弹、震撼弹、胡椒喷雾纷纷上阵……
总体可见，事态还是挺严重的，影响也不小。
虽然正式调查结果出来前，一切都只是猜测，但细观事件第一个耐人寻味的信号，来自骚乱发生的时机和形式。
至少，有三点引人思考：
第一，骚乱发生时卢拉刚上任一周多，事发时总统不在总统府，这是时机凑巧还是精心选择？
第二，正如卢拉所说，是首都安全出现“疏漏”让示威者有机可乘，也导致首都安全负责人紧急换将。那么，“疏漏”究竟从何而来？
第三，骚乱形式为何如外媒所言，与北美的那个“超级大国”类似？
第二个信号：
前总统表现耐人寻味
事实上，巴西正处在政治紧张和两极分化加剧的气氛当中。
一方面，是前总统博索纳罗为代表的右翼势力不甘败选；另一方面，是总统卢拉为代表的左翼力量重返权力中心。两股力量激烈博弈，造就了巴西政治形势的复杂多变。
博索纳罗被称为“巴西特朗普”。他曾在巴西国民议会下议院，度过了作为边缘议员的七届任期，也曾表达对该国军事独裁统治时期的怀念。由于在经济、新冠疫情和保护亚马孙热带雨林等方面应对不力，竞选连任时，他失去了温和派选民的支持。
在此之际，第二个耐人寻味的信号出现了，那就是博索纳罗的表现。
自竞选落败以来，虽然其支持者一直在缺乏证据的情况下质疑总统大选结果的公正性，大肆鼓噪和开展破坏行动，甚至呼吁发动军事政变让卢拉下台，但博索纳罗本人在公共场合几近缄默。
就连博索纳罗的副总统莫朗也批评其未能及时安抚和团结国家，而是“让反民主情绪制造混乱和割裂”。
任总统期间，只有巴西联邦最高法院能对博索纳罗发起刑事调查，但随着卢拉2023年1月1日宣誓就职新一任巴西总统，博索纳罗失去了司法豁免权。眼下，他本人、心腹及两名儿子，面临散播虚假信息、攻击选举制度等指控。
宣誓就职时，卢拉不点名地批评了博索纳罗任内的做法，强调“犯错者将为其错误付出代价”。他认为，“这个国家为权利、主权和发展而建立的大厦，近年来遭到了系统性破坏”。
英国《卫报》等披露，在巴西总统任期结束前48小时，博索纳罗已秘密离境飞往美国佛罗里达州“避难”，也未出席卢拉的就职典礼。
更耐人寻味的是，即使有外媒发现自己侄子身处骚乱现场，但博索纳罗仍罕见发声，否认与骚乱间的关联。他表示，“我否认巴西现总统对我的指控，这没有证据”。
第三个信号：
美国表态耐人寻味
巴西形势突变后，各方纷纷表明立场。谴责暴力、支持巴西民选政府，是国际社会的共同选择。
联合国
“巴西是一个伟大的民主国家”，联合国秘书长古特雷斯强调，巴西人民的意愿及民主机构“必须得到尊重”。
拉美和加勒比国家
墨西哥、哥伦比亚、智利、委内瑞拉政府等拉美和加勒比国家，纷纷批评骚乱的发生。
阿根廷总统费尔南德斯将巴西此次骚乱形容为“政变企图”，他还以拉美和加勒比国家共同体(CELAC)、南方共同市场轮值主席国总统身份，呼吁各成员国共同对抗巴西的反民主进程。
欧洲
欧盟外交与安全政策高级代表博雷利、法国总统马克龙、西班牙首相桑切斯等欧洲国家和机构领导人，谴责暴力事件，表达对巴西民选政府和民主制度的支持。
美国
美国总统拜登谴责示威者强闯巴西国家权力机构的行为，认为对巴西民主和权力和平移交的攻击“令人发指”。拜登表示，巴西民主制度“得到我们的全力支持”。
美国国务卿布林肯称，美国“同卢拉总统一道呼吁立即停止这些行动”。
美国参议院外交委员会主席梅嫩德斯则点名称：“我谴责博索纳罗无视民主原则，煽动对巴西政府大楼的无耻攻击”，“美国国会大厦遭暴力冲击发生至今两年，特朗普的遗产还在继续毒害北半球”。
不得不说，美国政治家们的表态，是整件事当中最耐人寻味的信号了。
一方面，美国民主党当政，为谴责对头共和党的特朗普，拜登政府公开表态要和美国曾千方百计想“除掉”的卢拉站到一起。
然而，美国似乎得了健忘症，是谁将拉美视为自家后院为所欲为？是谁在拉美诸国包括巴西煽动颜色革命和政变？美国的“同情与支持”，卢拉需要吗？
另一方面，美国是不是忘了博索纳罗在佛罗里达州“避难”？“巴西特朗普”的弃子命运，来得这么快？
事实上，工会领袖出身的卢拉此次当选总统十分不易，被巴西劳工党誉为“凤凰涅槃”。此前两任巴西总统期间，卢拉提振了巴西经济，帮助数百万巴西人摆脱了贫困，声望极高。
然而卸任后，卢拉被指贪腐入狱，在狱中度过580天后，定罪被撤销。随着他赢得历史性的第三个总统任期，人们期待这位获称“博索纳罗解毒剂”的老将，在经济和社会正义方面大展身手，再次团结这个国家。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
快盈v地图 |
)