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）
台海观澜：闽台经贸合作基础牢动力足******
中新网福州12月21日电 (记者 龙敏)海峡两岸乡村融合发展试验区在三明市设立，海峡两岸规模最大石化合作项目——福建漳州古雷炼化一体化项目投入商业运营，最具影响力的两岸经济交流合作平台——两岸企业家峰会在厦门市召开年会......进入12月以来，闽台经贸合作好消息连连。
展望未来，涉台专家21日接受中新网记者采访时认为，闽台经贸合作基础牢、动力足。
在两岸交流合作中，福建始终处于前沿，“你中有我、我中有你”的融合发展趋势更加明显。截至目前，福建现有台资企业1.1万多家，累计利用台资项目超2.1万个，实际利用台资310多亿美元。福建社会科学院现代台湾研究所所长苏美祥表示，闽台产业融合迈向全领域全业态发展新格局。
作为大陆最大的海峡两岸农业合作试验区，福建农业利用台资项目数和实际到资规模保持大陆首位；拥有6个国家级台湾农民创业园，数量居大陆首位；最先启动零关税进口台湾农产品的厦门口岸，成为大陆最大的台湾水果集散中心……闽台农业合作走在大陆的前列。
石化领域更是闽台经贸合作基础牢、动力足的鲜明体现。古雷炼化一体化项目由中国石化福建炼油化工有限公司和旭腾投资有限公司各占50%投比合资建设，其中一期工程总投资278亿元(人民币，下同)，主要包括实际加工能力100万吨/年乙烯裂解等9套化工装置，以及配套的公用工程、码头及储运设施等，年产乙烯百万吨。
古雷炼化一体化项目试投产以来运行平稳，目前乙烯单体对台湾销量突破8.5万吨。两岸企业家峰会能源及环保节能产业合作推进小组召集人傅成玉表示，这不仅是海峡两岸企业合作的重大石化项目，也是海峡两岸融合发展的成功实践。
随着古雷炼化一体化项目建设的推进，古雷石化基地成为国家发改委唯一确认的大陆台湾石化产业园区和推动两岸产业融合的试验田，全力打造具有国际竞争力的世界级石化基地。“共同推动古雷二期开花结果”，摆上了两岸企业合作的日程。
福建省委常委、常务副省长郭宁宁表示，希望两岸企业家以此次古雷炼化一体化项目投入商业运营为契机，进一步延伸产业链条，做大做强石化产业，做优古雷石化基地，全方位促进闽台产业融合发展，助力两岸深化各领域交流合作。
2022年以来，福建继续落实“31条措施”“26条措施”“11条措施”“农林22条措施”等惠台举措，积极协助台商台企纾困稳产，支持台胞申请设立个体工商户，创造条件帮助台青实习就业创业……件件实事让台胞台企有感。
尤其是，在全球投资贸易萎缩、新冠肺炎疫情冲击的背景下，闽台经贸合作依旧逆势前行。以大陆唯一对台综合实验区为例，今年前10个月，平潭综合实验区对台湾地区进出口61.3亿元，同比增长7.8%，其中出口53.1亿元，同比增长28.8%。
当下，福建着力推动高质量发展，加快建设现代化产业体系，为台胞台企入闽发展提供了空间和机遇。福建省委书记周祖翼在2022两岸企业家峰会年会上表示，福建将进一步推进闽台产业融合发展，进一步帮助台企开拓更为广阔的市场，进一步为台企在闽投资兴业提供优质服务，加快建设海峡两岸融合发展示范区。(完)
