天天彩票 - 天天彩票

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）

返乡必看！春节回家应怎样做好防护，一文梳理要点******

　　为了能够更安全、更健康地过春节，远途出行以及返乡的人员应该提前做好哪些准备工作？返乡后，免不了要走亲访友、聚餐聚会，此时应该如何做好防护措施？来看我们对相关防护要点进行的梳理。

　　01

　　返乡前，要做好哪些准备工作？

　　远途出行以及返乡人员，应该提前做好这些准备工作：

　　要做好一些防护物资的准备，比如准备一些口罩、手消的防护用品以及干湿消毒纸巾等；

　　评估自身身体状况：还没有感染的，或者正在感染还没有康复的人群，不建议远途旅行；老人、孩子、慢性病患者和孕产妇等重点人群，应尽量不安排远行；

　　做好防疫药品准备，比如抗原检测试剂、常用药品等；

　　避免带症状出行：出现发热等症状时，及时进行抗原或核酸检测；感染后或症状消失前，避免乘坐公共交通工具；

　　合理安排出行：避免前往疫情流行水平高的地区，尽量减少聚集。提前做好出行规划，及时关注目的地疫情变化和疫情防控的政策措施，多关注交通部门的出行提示；

　　购票与支付应尽量选择线上方式，避免前往火车站等人员密集场所购票。

　　02

　　返乡路上，该注意什么？

　　春节远途出行或返乡途中，应如何做好自我防护呢？

　　1

　　公共交通出行

　　第一是在环境密闭、人员密集的场所，比如候机候车时，乘坐飞机、火车以及地铁、公交等公共交通工具时，要全程规范佩戴口罩。

　　第二是在公共场所要保持合理的社交距离，减少近距离与他人接触。

　　第三是要做好个人卫生，尤其是随时要关注手卫生，避免接触公共物品。

　　第四是不要随地吐痰，咳嗽或者打喷嚏的时候，要用纸巾或者肘部遮挡，将用过的纸巾及时丢往垃圾桶。如果接触到呼吸道分泌物的时候，要及时洗手或者进行手消毒。

　　第五是在外或者乘坐公共交通工具的时候，要尽量减少用餐次数，尽量错峰就餐。

　　第六是尽量不去人群密集、空气不流通的场所。当到景区等公共场所的时候，要遵守限量预约错峰的要求。

　　2

　　自驾车出行

　　此外，自驾人员也要全程做好健康防护：

　　做好物资准备和路线规划

　　自驾出行期间，要准备好一些适当的药品、防护用品，包括口罩、湿巾、手消、常见的退热药物等。要做好路线规划，尤其是要了解目的地目前疫情的情况。

　　旅途中关注车上人员健康状况

　　加强车辆通风消毒。如果旅行过程中出现一些呼吸道症状，大家不要紧张，可以用快速抗原检测试剂做检测。如果是阳性的话，可以让备用司机开车，使阳性检测者得到充足的休息和恢复，同车的其他人员要做好防护。如果有症状的人员的症状比较严重，要就近及时就医。

　　途经服务区或收费站时做好防护

　　春运期间人员会比较多，在高速公路的服务区也要戴口罩，做好防护，包括洗手，避免跟其他人更多接触，最大限度减少呼吸道感染的风险。在服务区下车休息时，减少逗留时间；到餐饮区就餐时进行手消毒；在收费站通过人工窗口缴费时，戴好口罩。

　　03

　　返乡后，我们应注意什么？

　　春节返乡，是一年中翘首期盼的时刻，但返乡后仍要做好防护。

　　1

　　家中防护

　　返乡人员回到家后，要加强自我健康监测，也要密切关注自己以及家人的健康状况。如果出现发热、干咳、乏力、咽痛等症状的时候，要及时进行抗原检测，或者根据病情来及时就医。刚回到家里的时候，要做好自我防护，尽量避免接触家里的老人或者有基础性疾病的人员。

　　2

　　走亲访友

　　做好个人防护：探亲访友的时候要做好个人防护，也要佩戴口罩，减少聚餐、聚会的次数，聚餐、聚会的时候要减少人数和时间。同时，建议使用公筷、公勺等；结束就餐的时候，要及时佩戴好口罩。

　　保持卫生习惯：勤洗手、常消毒。规律生活、充足睡眠，多喝水、多吃蔬菜水果；家里经常通风换气，定期做好清洁卫生，及时清理生产生活垃圾。

　　关心身边邻居：积极参与社区和乡村疫情防控，在做好个人防护的前提下主动关心关爱、探视探访邻里，为有需要的乡亲提供代买生活用品、紧急送医等力所能及的帮助，将富余的治疗药品、口罩、消毒用品等分享给急需的邻里或乡亲。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）