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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)

走好新时代党的群众路线******

  【深入学习宣传贯彻党的二十大精神】

  作者:马正勇(广东省梅州市委书记)

  我们党最大的政治优势是密切联系群众,党执政后最大的危险是脱离群众。群众路线是我们党的生命线和根本工作路线,是我们党永葆青春活力和战斗力的重要传家宝。《习近平谈治国理政》第四卷将“始终坚持人民至上”摆在重要位置,书中关于始终坚持人民至上的重要论述是走好新时代党的群众路线的生动表达。党的二十大报告指出,“全面建设社会主义现代化国家,必须充分发挥亿万人民的创造伟力。全党要坚持全心全意为人民服务的根本宗旨,树牢群众观点,贯彻群众路线”。迈上新征程,必须坚定不移贯彻党的群众路线,始终同人民群众站在一起、想在一起、干在一起。

  让群众真正说得上话,防止政策制定脱离群众。习近平总书记指出,好的方针政策和发展规划都应该顺应人民意愿、符合人民所思所盼,从群众中来、到群众中去。党的二十大吹响了全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴的进军号角。民之所望,政之所向。深入把握人民群众需求的新变化,是做好新时代各项工作任务的重要前提。在工作中,我们要深入基层一线调查研究,坚持面对面的工作方式,多问政于民、问计于民、问需于民,针对不同地域、不同年龄、不同群体的不同需求,倾听不同声音,提高工作的精准性,不可寄希望于一把钥匙开一万把锁。群众在哪里?在背街小巷里、乡村田野中、工厂车间内。因此,我们制定政策征求意见时,要深入基层一线、城乡社区、田间地头,虚心听取群众的所思所盼所愿。在群众面前,我们要做小学生,自觉以人民为师,向能者求教,向智者问策。

  让群众真正得到实惠,防止工作落实脱离群众。习近平总书记反复强调,人民对美好生活的向往就是我们的奋斗目标。党员领导干部要时刻牢记共产党就是给人民办事的,为官一任要造福一方,把人民群众是否真正得到实惠作为工作落实的重要判断标准,让人民群众的生活一天比一天好,一年比一年好。特别是对于经济欠发达、发展不充分地区,加快发展、改变落后是群众的最大期盼和心声,要坚定不移狠抓发展第一要务,从“过日子思维”转向“发展思维”,从“投入思维”转向“产出思维”。一方面,推进共同富裕,人人都有责,要共同把“蛋糕”做大做好。紧紧依靠群众推动发展,充分发挥群众的主人翁精神和主体作用,引导群众积极主动参与发展实体经济和推进乡村振兴工作,让群众持续稳定就业创业,不断鼓起钱袋子、过上好日子。另一方面,实现共同富裕,人人都有份,要共同把“蛋糕”切好分好。进一步完善分配制度,坚持按劳分配为主体、多种分配方式并存,让群众充分共享改革发展成果,使老百姓的获得感更有成色、幸福感更可持续、安全感更有保障。对于梅州而言,要把资源要素优先用到“打粮食”项目上,特别是要落实好梅州对接融入粤港澳大湾区加快振兴发展总体方案,建设赣闽粤原中央苏区对接融入粤港澳大湾区振兴发展先行区,推动梅州加快振兴、共同富裕,既为大湾区建设拓展经济腹地,又为革命老区融湾探索路径。

  让群众语言真正展示力量,防止政策宣传脱离群众。习近平总书记在各类会议、各种场合讲话中经常使用群众喜闻乐见的语言,比如用“小康不小康,关键看老乡”来诠释全面建成小康社会,用“鞋子合不合脚,只有穿的人才知道”来阐述一个国家发展道路的选择,用“缺钙”“软骨病”来比喻理想信念的缺失……这些语言都是群众语言,非常接地气,真正说到老百姓的心坎里去。文风就是作风,言之有物、表达清晰、通俗易懂,才能让人民群众看得懂、记得住、信得过、用得上,才能提升党委政府的公信力和执行力。我们在制定文件、撰写文章时,要尽可能用深入浅出、朴实简练的文字,让群众愿意看、看得懂。不能夸夸其谈、洋洋洒洒一大堆,看似术语规范、措辞准确,细细琢磨却空洞无物。我们在宣传政策、做群众思想工作时,要多说大白话、大实话,用人民文字连接人民,用群众语言做群众工作,让群众乐意听、听得进。我们要走好新时代党的群众路线,走出“舒适圈”,少点“官气”、多接“地气”,主动到田间地头走一走,到群众家中坐一坐,同老百姓坐在一条板凳上,察民情、顺民心、办民事。特别是进入互联网时代,我们要善于掌握网络用语,善于运用新颖有趣方式,多借助新媒体新平台,生动地宣传党的理论路线方针政策和地方发展的定位目标思路举措。

  群众无小事,枝叶总关情。能否走好新时代党的群众路线,对党员干部而言是为民精神与服务意识的“试金石”。每一名党员干部心中必须始终为群众留一把“椅子”,与群众思想同心、目标同向、事业同创,始终保持同人民群众的血肉联系,人民群众才会听党话、感党恩、跟党走。

  《光明日报》( 2022年12月30日 06版)

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