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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）

相约黑河 体验沉浸式冰雪旅游******

　　雾凇、冬捕、冰雪试车等富有特色的冰雪旅游活动，带动冰雪旅游热度逐年攀升，黑河市注重立体化发展，逐渐成长为冰雪旅游领域里的“斜杠青年”。

　　近几年，黑河市深入贯彻“冰天雪地也是金山银山”理念，积极发挥冰雪旅游资源优势，向冰雪试车、冰雪体育、冰雪旅游、冰雪文化四个方向发力。眼下正值冬季，让我们一路向北，去感受黑河沉浸式冰雪旅游。

逊克大平台。

　　处在“冰雪黄金纬度带”的黑河，冬天兼具冰、雪、雾凇等类型的冰雪资源，连绵起伏的山地地貌则为黑河的冰雪塑造了千变万化的姿态，每一种姿态都有独一无二的美，这也是黑河的冰雪景观最吸引人之处。

　　抬头是凝霜挂雪的碧玉琼枝，俯身是仙气缭绕、终年不冻的库尔滨河。这几年，逊克大平台雾凇景区声名鹊起，每到冬季都能吸引一大批粉丝不远万里而来。来自广州市的游客王小雨说：“逊克大平台的雾凇真的好漂亮，我已经留意了几年了，趁着2022年的年尾我终于赶过来看到了，比我想象中的还美！”同样终年不冻的还有五大连池的温泊，洁白的雪花覆盖在黝黑的火山上，在天地间荡漾开一幅水墨画，游客可以边泡温泉边赏雪。封冻的黑龙江远观似一条玉带，江面上也非常热闹，冬泳健将、滑冰健将各显其能，江畔的冰雕雪雕赏心悦目。

　　这些只是黑河冰雪旅游产业的冰山一角。2022年11月，黑河市启动了“极境冰雪蝶舞黑河”冰雪季，推出了三大冰雪旅游主题产品、7条精品冰雪线路、15个网红打卡地、40多项文旅活动，极大丰富了冬季旅游产品。为延伸冰雪旅游产业链，黑河市还与俄罗斯布拉戈维申斯克市、结雅市等城市线上交流合作，加深黑河冬季旅游产品的影响力。

新年登高活动。图片由黑河市委宣传部提供

　　180天超长“待机”的冰雪期，让冰雪试车走进了黑河。十年前，黑河的冬天只有70几家企业来试车，宾馆房间也很充裕，而现在试车企业甚至要提前一个月预订机票和宾馆。

　　2018年黑河捧回了首个“中国寒区试验基地”称号的金字招牌，2020年黑河成功举办了首届寒区试车节，新华社、中汽协、中汽研及70余家车企代表的参加迅速引起各大媒体广泛关注，“黑河寒区试车产业”加入新华社民族品牌工程。目前，黑河市正积极推进试车产业数字化转型，黑河寒区试车高新技术产业园正在建设当中。

　　2023年1月8日，黑河即将迎来第二届寒区试车节，不仅将延续第一届寒区试车节的穿越黑河·城市巡游赛、CCPC雪地越野挑战赛等热门活动，还将增添智能驾驶体验活动和黑龙江冰雪竞技挑战赛等活动创意，来自不同车企品牌、不同地域的参赛者，将在冰封的黑龙江上进行巅峰对决。

　　寒冷没能冻结人们对文化艺术的追求，反而激发了他们冰雪艺术的创作灵感，一批批从黑河走出来的艺术家用艺术创作传播着冰雪文化。同样致力于冰雪文化创意的还有黑河市的非遗文化传承者们。乌鱼绣、桦树皮画、北红玛瑙、木雕等等非遗文化，经常以冰雪为主题创作，为冰雪文化多样化发展注入了活力，带动了民间手工艺者创业、就业，促进文旅融合发展。

　　近年来，黑河市致力于传承和打造一批冰雪民俗文化和冰雪文化旅游节庆活动。前不久，黑河市爱辉区四嘉子满族乡小乌斯力村举办了满族传统节日“颁金节”，游客们观赏了满族传统祭祀、品尝了“满族八大碗”等满族美食，游客张亮和女友更是穿上了特色服饰，跨马鞍、挑盖头……体验了一次满族婚礼。五大连池火山冰雪节、瑷珲上元节、逊克大平台雾凇节等民俗、文旅节庆活动，都逐渐成为了黑河冰雪文化的品牌。

　　可以说，冰雪艺术创作、非遗文化传承以及全民同乐的冰雪文化节庆活动，共同凝结成了黑河冰雪文化的灵魂。

　　2022年2月5日，来自黑河北安的曲春雨与队友们在北京冬奥会短道速滑2000米混合团体接力赛，为中国体育代表团摘得首金。这不仅是全国人民的骄傲，也是对黑河市多年来重视发展冰雪体育的见证。

　　黑河市积极响应“三亿人参与冰雪运动”的号召，每到冬天，冰球比赛、冬泳活动、雪地马拉松、雪地足球等活动接踵而来。为了让冰雪运动更方便，黑河市建设了滑冰场、冰球场、雪地球场等冰雪活动场地近200处，初步形成了冰雪30分钟健身圈，让大人孩子都能享受到冰雪运动带来的快乐。

　　借助毗邻冰雪强国俄罗斯的优势，黑河市充分利用冰雪人才、装备、技术等优势，通过白令海两极冰雪挑战系列赛、中俄界江黑龙江国际冰球友谊赛等体育赛事，促进国际间交流。黑河学院还与哈尔滨体育学院、俄罗斯阿穆尔国立大学等国内外高校开展了诸多冰雪体育领域的合作，为黑河冰雪运动发展灌注青春活力。

　　一路向北看黑河，冰雪燃情正当时。这个冬天，让我们相约黑河，共赏北国好风光。（王彤 邵晶岩）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）