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）

光明文化周末：有书相伴，人生不会寂寞******

　　【序跋】

　　作者：赵丽宏

　　孔明珠把自己即将出版的散文集命名为“读写光阴”，这书名是她对自己人生况味的一种描述。

　　作为一个有丰富生活经历的作家，孔明珠非常清楚，她的写作能有今天的成就，一个重要的原因，就是对阅读的坚持，对书的热爱。我读过她不少回忆故人往事的文字，文章的主旨和细节都和书有关。孔明珠出生于文人世家，父亲孔另境是文人、出版家，也是鲁迅先生的朋友，姑父是茅盾先生。但孔明珠的童年遭遇艰困，那是书的荒年，很多人在混沌中迷失。我听她说过她怎样寻找书，我也在她的散文中读到她那时的经历，那些不朽的文学名著曾怎样照亮她人生的道路。她在一篇回忆姑父茅盾的文章中这样说：“少年时我们遭遇书荒，胡乱读书，‘拉到篮里就是菜’是我们的特征。”然而那时拉到她篮子里的菜，不是没有价值的闲花野草，而是经过大浪淘沙仍在世间流传的名著。她因一篇文章认识一个作家，然后想方设法去寻找这个作家的书，走向更深入的阅读境界。家庭和长辈的教育，环境的影响，以及从小开始的阅读生活，奠定了她人生的基础。寻书、读书，成为她重要的生活方式，从童年延续至今。

　　孔明珠的写作，起步于上世纪90年代初。她曾把最初的习作给我看，写的是她游学日本的生活。开始，她对自己的写作并不自信，觉得就是因为喜欢文学，喜欢用文字表达，随便写写。我发现，她此前虽然没有写作的经验，但她的文章不仅展示了驾驭文字的能力，也让人窥见文字背后的见识和涵养。最初那些文字的发表，给了她继续写作的勇气和动力。她的写作，从此一发而不可收。她用朴素灵动的文字，写岁月往事，写生活小品，写风俗人情，在她富有个性的叙述中，读者逐渐熟悉了她的名字。她曾经以“孔娘子厨房”为题，写了一系列关于烹调和美食的小品，带来知名度。这些小品虽然有文化内涵有情趣，但也让我担心她写作的走向。然而我的担心是多余的，她的视野并没有因此改变、缩小，她更加用心思考和表达的，是和阅读有关的生活，其中既有对岁月往事的回忆和反思，也有不断更新、增长的阅读经验。她读名著，也读很多引起她兴趣的文学新作，她的阅读心得写得生动亲切，没有学究气，展现的是一个读书人的睿智和见识。譬如《叹着气，想念你》，写的是她重读《包法利夫人》的心得，虽是短文，但写出了独特见解。年轻时读过的书，数十年后重读时，因为经历的积累和心境的变化，有了全然不同的感悟。我这些年来写的几部儿童文学长篇小说，如《童年河》和《渔童》，都在她的阅读视野中，她为这些书写的读后感，是一个知音的评论，给我不少启迪。

　　孔明珠请我为《读写光阴》作序，作为交往数十年的老朋友，我想起了很多往事。这本书，对明珠有特殊的意义，是她作为一个读书人和写作者的经验之谈，也可以看作是她文学生涯的一次小结。我相信，读书早已成为明珠的一种生活方式，有书相伴，她的人生不会寂寞。

　　想起了我很多年前写的一首诗《你们不会背叛我》，这诗中的“你们”，便是我读过的好书，是那些陶冶过我，感动过我，影响过我的书。

　　是的，假如有一天

　　所有的朋友都离我而去

　　你们不会背叛我

　　永远不会，永远不会

　　你们已经铭刻在我的心里

　　已经沉浸在我的记忆中

　　在我思想的每一个角落

　　在我情感的每一根血管

　　你们无所不在，无时不在

　　任何力量无法驱赶

　　你们博大美妙的形象

　　…………

　　我用目光默默地凝视你们

　　我用思想轻轻地抚摸你们

　　我用心灵静静地倾听你们

　　我的生命因你们的存在而辉煌

　　我的生活因你们的介入而多姿

　　岁月的风沙可以掩埋我的身骨

　　却永远无法泯灭你们辐射在人间的

　　美丽精神啊……

　　我想把这首诗送给明珠，也送给所有对书怀有深情的人。

　　（本文为即将出版的散文集《读写光阴》序言）

　　《光明日报》（ 2023年01月06日 15版）