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）

世界向何处去？习近平答“时代四问”******

　　(近观中国)世界向何处去？习近平答“时代四问”

　　中新社北京6月23日电 (记者 梁晓辉)当前，世界百年变局和世纪疫情相互交织、全球发展遭遇严重挫折，国际形势处在更加复杂动荡的历史关口，“世界向何处去”成为时代之问。

　　“和平还是战争？发展还是衰退？开放还是封闭？合作还是对抗？”22日，中国国家主席习近平以视频方式出席金砖国家工商论坛开幕式并发表主旨演讲，明确解答“时代四问”。

　　——要和平不要战争。

　　和平，是中国的坚定选择。习近平曾多次强调，和平犹如空气和阳光，受益而不觉，失之则难存。面对当前的和平之忧，他再次重申，“我们要团结协作，共同维护世界和平稳定”。

　　世界并不太平，乌克兰危机硝烟又起、惨痛的事实让人愈加认识和平的可贵，也让世人看清：迷信实力地位，扩张军事联盟，以牺牲别国安全谋求自身安全，必然会陷入安全困境。

　　“霸权主义、集团政治、阵营对抗不会带来和平安全，只会导致战争冲突。”习近平在演讲中直指症结所在，呼吁面对动荡不安的世界，要不忘联合国宪章初心，牢记守护和平使命。

　　全球安全倡议，是中国推动世界廓清安全认知迷雾、捍卫和平的集中体现。习近平重申这一倡议“六个坚持”的核心要义，再次强调，国际社会要摒弃零和博弈，共同反对霸权主义和强权政治。

　　“当今世界，个别国家为追求自身绝对安全，热衷于拉帮结派，搞排他性‘小圈子’‘小集团’，严重威胁全球安全。”习近平外交思想研究中心特约研究员吴晓丹指出，而中国提出全球安全倡议，显示出自身是维护世界和平安宁的行动派。“在动荡不安的世界，中国始终是世界和平的‘压舱石’。”

　　——用发展应对衰退。

　　目前，全球发展进程遭受严重冲击，国际发展合作动能减弱，南北发展差距进一步扩大。面对“全球过去数十年减贫成果可能付诸东流”的衰退之忧，习近平指出，我们要守望相助，共同促进全球可持续发展。

　　“中国正将自己的成功经验分享至全球，那就是用‘发展’解决问题。”中国现代国际关系研究院研究员陈凤英说。

　　发展是解决一切问题的总钥匙。正是因为对发展持之以恒的追求，中国跃居世界第二大经济体，中国人民得以过上幸福生活，这也被视为中国成功的重要“密码”。

　　“我们要坚持以人民之心为心、以天下之利为利，推动全球发展迈向新时代，造福各国人民。”围绕落实联合国2030年可持续发展议程，习近平在演讲中以全球发展倡议给出应对衰退的“中国方案”，从减贫、卫生、教育、数字互联互通、工业化等领域合作，到粮食、能源、抗疫合作，最终落脚于世界各国人民的幸福。

　　陈凤英认为，今天，中国正通过全球发展倡议，向世界分享解决问题的思路。“以人民为中心”发展起来的中国，也正用这一发展的经验回馈世界，推动发展问题回归国际核心议程。

　　——促开放而非封闭。

　　一段时间以来，经济全球化遭遇“逆风逆流”。一些国家想实行“脱钩断链”，构筑“小院高墙”，封闭之忧引发国际社会普遍关切。

　　对此，习近平在演讲中明确回应，“我们要包容并蓄，共同扩大开放融合。”他并从正反两方面进行阐释：一个更加开放包容的世界，能给各国带来更广阔的发展空间，给人类带来更繁荣的未来；开历史倒车，企图堵别人的路，最终只会堵死自己的路。

　　在中央财经大学国际经济与贸易学院副院长李瑞琴看来，这一表述既是世界经济发展史的真实写照，也来自于中国经济发展的自身经验。世界经济的繁荣发展，包括东亚经济的崛起，都得益于经济开放政策。

　　也因此，即便在新冠疫情影响、全球需求收缩的情况下，中国依然持之以恒扩大开放。数据显示，2021年1月至11月，中国实际使用外资金额10422亿元人民币，同比增长15.9%。

　　“泰山不让土壤，故能成其大；河海不择细流，故能就其深。”演讲中，习近平引用秦朝李斯《谏逐客书》的话强调“包容普惠、互利共赢才是人间正道”，并再次释出中国扩大开放的决心：中国将继续提高对外开放水平，热忱欢迎大家在中国投资兴业。

　　——要合作不要对抗。

　　一段时间以来，国际政治经济格局中，“对抗”的色彩浓厚。一些重要产业链供应链遭到人为干扰，国际金融市场持续动荡。与此同时，由乌克兰危机引发的制裁及反制裁措施，恶果远远超出涉事国地域范围。国际货币基金组织总裁格奥尔基耶娃日前撰文表示，极限制裁将导致全球供应链中断，拖累经济增长，让过去多年来的经济发展成果付诸东流。

　　今年4月，习近平曾在博鳌亚洲论坛以“机器与零件”作比喻，批驳某些恶劣行径。此次，习近平再次表明合作而不要对抗的态度：我们要同舟共济，共同实现合作共赢。他更将制裁是比作是“回旋镖”“双刃剑”：终将损人害己，使世界人民遭殃。

　　中国国际问题研究院美国研究所副所长苏晓晖表示，经济全球化让各国利益紧密相连，一味使用制裁代价将是巨大的，每一个人都会受到影响。在此背景下，习近平所提要合作不要对抗的现实意义更加凸显，也体现出勇答时代之问的历史担当。

　　历史的脚步不会停滞，国际形势风云变幻，也会不断带来新的“时代之问”。我们要建设一个怎么样的世界？如何建设这个世界？如何做到不畏浮云遮望眼，不为一时一事所惑，不为风险所惧？观察认为，习近平解答“时代四问”也将给世界思索新的“时代之问”带来启迪。(完)