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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）

担心得罪年轻选民，又承受不住美施压，台当局在兵役问题上躲躲闪闪******

　　【环球时报特约记者 陈立非】民进党“九合一”惨败后，兵役延长问题成了烫手山芋。一方面蔡英文当局为了2024年台湾地区领导人选举，不敢得罪年轻人；与此同时，美国施压又使兵役延长问题箭在弦上。台媒为此质问道，若兵役延长与军购都因美国的压力，这样的当局还能让民众相信吗？

　　“当然是政治算计”

　　台湾《中国时报》19日称，台“国防部长”邱国正多次表示希望兵役延长案能在12月底前公告，如今距离摊牌时刻只剩下不到两周，但政策仍未宣布。原因就在于蔡英文办公室为选举考虑，企图以拖待变。根据台“兵役法”规定，如果义务役期延长一年以内，经“行政院”公告后一年即可实施。也就是说，如果今年12月底前公告，可在2024年实施，如果今年底前未公告，明年才公告，就得等到2025年才能实施。

　　一名军方官员称，如果是担心对2024年选举造成冲击，“现在不宣布，明年岂不是影响更大？”而如果能赶在今年底前公布，2024年正式恢复一年兵役期，经过精算，2024年满18岁的男子多数都在念大学，第一年征到的役男仅数千人，“连1万人都不到”。报道称，台陆军规划编5个后备新训旅，现已编成步兵117、109、101这3个新训旅，会在明年做好准备。前台南县长苏焕智18日透露，他一个朋友告诉他，民进党选举大败检讨，将延长兵役议题导致年轻人不投票列为败选原因，所以现在不敢再讨论延长兵役问题，怕影响2024年选举。他痛批，如果这个消息属实，是一个非常严重的问题，民进党整个党恐怕会被台湾人看破手脚，蔡英文和赖清德应该出来讲清楚。

　　国民党主席朱立伦也痛批，民进党凡事都是政治算计，“兵役延长案会不会有政治算计呢？当然是政治算计”。

　　处理好两岸关系是根本

　　台“行政院长”苏贞昌18日针对兵役问题称，兵役延长案已在做最后整理，但关于防务、“外交”、两岸，这是蔡英文的职权，“行政院”会全力配合，有新做法会向民众报告。台“国防部”发言人18日称，役期调整议题所涉范围广泛，必须考虑国际及区域情势、防卫作战需求、提升台军战力及役男生涯规划等多方面因素，目前仍在以统整方式缜密研议。联合新闻网称，台军各部门目前仍在朝着不通过“立法院”修法的途径，以“恢复征兵制”、延长役期为一年进行规划，并且安排配套措施。

　　台军内部对于兵役延长看法不一。台“退辅会主委”冯世宽19日称，4个月的军事训练役实在太短，延长军事训练役合情合理，“的确要当一个战斗兵或者战斗人员，4个月的时间是不够的”，现在就是静待“国防部”的研究。有退役将领认为，兵役不但要延长，而且要延长到两年，延长到一年并不够。

　　但也有军方人士认为，现在台湾部队训练资源不足，再加上干部缺乏见识、知识、胆识情况下所形成的“部队文化”，无法吸引年轻人，军队又不愿投入扎实的训练，役期即使延长至一年，只具有心理安慰作用，既提升不了战力，又浪费了资源。该将领直言，民进党应该处理好两岸关系，这才是根本，延长役期不是解决之道。这次“九合一”选举，在野势力提出的“票选民进党，青年上战场”，使民进党全面崩盘，老百姓用选票清楚告诉民进党，他们不要战争。

　　蔡当局不敢违逆美方

　　延长兵役问题对民进党当局来说，似乎已是箭在弦上。《中国时报》19日称，如果民进党按照规划于12月底前宣布，等于承认当政多年把台海推到兵凶战危的处境，对2024年选举怎么会有利？但“役期延长是美方的要求，蔡政府咬牙也要推”。美国要台当局强化台军后备战力，蔡当局如实推动；美国要台湾增加防务预算，蔡当局照办；现在要台军恢复征兵，延长役期，“尽管对选举有影响，蔡政府也不可能违逆美方”。

　　所以，绿营目前就是试图把责任推到台军和马英九头上，要军方承认马当年推动募兵制是个错误。联合新闻网19日嘲讽称，当下绿营比蓝营更爱高喊“重视国防”，但是一旦出状况、抢着要自保时，台军永远不是绿营自己人，总还是要推出去挡子弹。《中国时报》19日称，马英九当局当年实施募兵制有两大背景：一是两岸关系缓和，二是役期只剩一年，等于年年在训练新兵，浪费军中资源，也浪费年轻人的时间。而且蔡英文2016年参选前推出“国防蓝皮书”，表示支持募兵制，为何直到美方要求才想恢复征兵制？文章称，美方要台积电赴美设厂，上千名工程师及家眷赴美，美国打什么算盘，绝大多数民众都看得懂，因此在11月26日举行的“九合一”选举中以选票作出回应，那就是民众不希望台湾变成战场，“选举惨败的民进党，还看不出问题出在哪里？”(环球时报)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）