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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）
《龙凤呈祥》演播为中泰文化交流再谱华彩乐章******
中新网北京1月31日电 据国家京剧院消息，1月30日，浓浓的年味还未散尽，国家京剧院一团团长、一级演员李胜素，一级演员江其虎等，携经典大戏《龙凤呈祥》演播参加曼谷中国文化中心欢乐春节系列活动之一——“京剧《龙凤呈祥》演播·中泰戏曲对话”活动。剧院艺术家与泰国观众“云端”相见，京剧《龙凤呈祥》以线上演播的形式，与泰国优泰剧展开对话，共庆喜庆祥和的传统佳节。中国驻泰国大使馆临时代办杨欣专门以视频形式致辞，泰国文化部副常秘玉提佳女士出席活动并代表泰国文化部致辞，曼谷中国文化中心兼驻曼谷旅游办主任阙小华、曼谷中国文化中心副主任赵歆等近200位各界人士现场参与了活动。
中国驻泰国大使馆临时代办杨欣致辞首先，杨欣代办通过视频形式对此次活动致以贺词。杨欣代办表示，京剧艺术蕴涵中华优秀传统文化的理念与智慧，此次活动搭建起“以戏为桥、以戏会友”的平台，让更多戏曲爱好者感受中泰传统戏曲魅力，深入了解文化交流在中泰关系中的重要作用，鼓励更多有识之士携起手来，共同推动文化传播事业在新的历史起点上蓬勃发展，为中泰命运共同体建设贡献人文力量。
曼谷中国文化中心主任阙小华(左)向泰国文化部副常秘玉提佳(右)赠送欢乐春节兔年吉祥物泰国文化部副常秘玉提佳高度评价中国京剧在文化传播方面发挥的积极作用，称其是密切和深化中泰文化交流的重要桥梁。曼谷中国文化中心主任阙小华表示，京剧是中国传统文化的经典，优泰剧是中国戏曲文化在海外的优秀传承和发展，两种戏曲交融互鉴，让优秀戏曲艺术得到更深远的传承和更广泛的弘扬。
国家京剧院艺术家与泰国观众互动活动中，李胜素、江其虎两位艺术家向泰国观众致以新春的问候，介绍了自己在剧中扮演的角色，回顾以往与泰国进行文化交流的经历，并表达了对未来两国文化交流的美好期待。江其虎老师深入浅出地介绍了《龙凤呈祥》的精彩看点和创排过程，表示这部戏将《三国演义》中孙刘两家一场针锋相对的明争暗斗用老百姓喜闻乐见的办喜事的过程表现出来，充满喜剧色彩的剧情和行当齐全的阵容，让这部戏成为中国人逢年过节必看的吉祥大戏。接下来，展示了《龙凤呈祥》的精彩片段，剧院优秀青年演员刘垒、朱虹教授泰国的京剧爱好者不同行当的念白和唱段，观众踊跃报名，纷纷尝试学习，现场气氛在李胜素、江其虎老师对学员的点评和与观众的互动中推向高潮。
观众们纷纷表示，活动内容丰富多彩，京剧名家的精彩讲解和点评，青年演员的示范表演以及与观众的互动，使大家真切地感受到了京剧之美和中国传统艺术的魅力。
活动下半场，优泰剧创始人庄美隆向观众介绍了优泰剧在泰国的发展，泰中戏剧艺术学会进行表演并与观众互动，现场观众无不为两种戏曲文化的互通交融所打动。
中泰嘉宾在线合影在文化和旅游部产业发展司、中国对外文化交流协会的指导和支持下，自2021年以来，国家京剧院携手中国移动咪咕公司，连续三年打造国粹经典《龙凤呈祥》演播盛会，以5G+4K超高清技术，将经典名剧送入“云端”，为众多热爱京剧的观众献上这出融合了科技元素的传统剧目。如果说2021年是《龙凤呈祥》演播实践之年，打造了5G时代云演播行业新标杆；2022年《龙凤呈祥》二度“上云”是在理论建构的基础上探寻演播的无限可能；2023年则是《龙凤呈祥》演播走向世界、全面开花之年。在海外融媒传播的有力基础上，《龙凤呈祥》主创团队首次与海外观众连线互动，多视角、零距离的呈现，让海外戏迷们获得了前所未有的观看体验。国家京剧院携手中国移动咪咕公司，将《龙凤呈祥》打造为具有国际影响力的演播品牌，为中华优秀传统文化的海外传播做出贡献。
（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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