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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）
壮乡广西上演民俗狂欢 千年“炮龙”舞动新春******
(新春走基层)壮乡广西上演民俗狂欢 千年“炮龙”舞动新春
中新网南宁2月1日电 题：壮乡广西上演民俗狂欢 千年“炮龙”舞动新春
中新网记者 黄艳梅
“我第一次体验中国的舞炮龙活动，太刺激了，好开心。”2月1日，中国农历正月十一，越南籍游客凌秋好与友人在“中国炮龙之乡”广西南宁市宾阳县体验了一场“东方狂欢节”，她直呼中国的春节好热闹，充满了“年味儿”。
舞炮龙活动现场人山人海。 俞靖 摄舞炮龙、炸炮龙、摸龙头、抢龙珠……当晚，具有1000多年历史的舞炮龙活动在宾阳县震撼上演，58条炮龙在县城宾州镇激情起舞，数十万民众及游客在爆竹声里炸龙祈福，“求乐、求财、求福、求平安、求吉祥”。
宾阳县地处广西中南部，舞炮龙习俗起源于北宋年间，是在当地庆贺添丁的传统习俗——灯酒节上发展而成的，是壮、汉民族文化交融的结晶，有“中华一绝”美称。
前来游玩的民众与炮龙合影留念。 陈沿佑 摄“炮震千山醒，龙腾百业兴。”宾阳县坊间认为，舞炮龙可以祛除晦气，带来雨水、丰收、吉祥和安定，寄托了民众祈求人丁兴旺、安居乐业、国泰民安的美好愿望。
“我从小就跟着长辈舞炮龙，这一习俗文化是刻在骨子里的。”宾阳县宾州镇三联社区居民陆锡才接受中新网记者采访时称，其舞炮龙已有20余年。今年，他所在的和翔社龙队共有40多人报名争抢舞炮龙。
“扎龙”老匠人邹玉特接受中新网记者采访时展示炮龙编扎工艺。 俞靖 摄炮龙是用竹篾、纸、布等材料扎成7至11节长30至40米的龙，被视为新年神物。宾阳炮龙特别讲究精气神，龙的五官、身形都严格按比例搭配。制作炮龙需要全程手工，工序有扎龙骨、粘龙皮、画龙身、贴龙鳞、染龙布、装龙珠等30多道。
游客参加舞炮龙活动。 俞靖 摄今年69岁的老匠人邹玉特是宾阳炮龙代表性传承人、广西民间工艺大师。邹玉特生于炮龙世家，他编扎炮龙已有50多年，不少形态威猛、栩栩如生的炮龙就出自他的手中。
“舞炮龙代表着团结、勇敢、进取、无畏的精神内涵，大家非常喜欢。今年春节期间，我出售了15条预定的炮龙。我还制作了1000条适合小朋友舞动的小手工艺龙，供不应求。”邹玉特说。
游客脖上挂着鞭炮等待炸炮龙。 俞靖 摄舞炮龙是宾阳县民众春节中最热闹的活动，在外漂泊的宾阳人都会从四面八方赶回来。中新网记者当天走访三联社区，只见这里张灯结彩，宾客盈门，老人小孩、亲朋好友、乡里乡亲团团圆圆，其乐融融。众多游客参加当地灯酒百家宴，品尝特色美食。
舞炮龙活动在夜幕中进入狂欢高潮。 俞靖 摄当天19时，舞炮龙活动在夜幕中进入狂欢高潮。一条条游龙汇聚庙堂，待族上长者手执鸡头，醮血点睛，炮龙开光仪式完成。顿时，锣鼓喧天，炮竹齐鸣，一条条巨龙腾跃而起，穿行在电光炮火中，沿街道挨家挨户送去吉祥和祝福。
炮龙腾跃而起，按龙路顺序狂舞而进。 俞靖 摄舞炮龙现场，舞龙人头戴竹帽、赤裸上身，丝毫不惧鞭炮的“枪林弹雨”。炮龙所至，各家各户焚香迎龙，燃放鞭炮炸龙，“炮声不停，龙舞不止。”当地人认为，炮龙在自家门前停得越久，新的一年就会越顺利。
宾阳舞炮龙活动历史悠久，内涵丰富，不论是舞龙的形式和技巧，还是扎龙的流程和技艺，均别具一格。
炮龙挨家挨户送福。 俞靖 摄近年来，宾阳县打造炮龙旅游文化品牌，开展炮龙等非遗文化进校园活动，积极参与国内外文化展示交流，先后赴新加坡、韩国等国家交流表演，在国际上颇具盛誉。宾阳炮龙节于2008年被列入国家级非物质文化遗产名录，并获评“中国最佳非物质文化遗产节庆”。
舞炮龙活动现场。 俞靖 摄据悉，今年，为舞炮龙活动安全有序、热烈喜庆，宾阳县成立服务民间舞炮龙活动工作领导小组，坚持把安全放在首要位置，明确职责，专人专班管理，确保秩序维护、交通管理、安全保障、文明舞龙、后勤服务等各项措施落细落实。
同时，借助2022年荣获“广西全域旅游示范区”称号的东风，宾阳县各景点都精心策划、盛装待客。当天，宾阳县城还举行专场文艺演出，与舞炮龙活动交相辉映，给民众带来一个丰富多彩、欢乐祥和的“东方狂欢节”。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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