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）
“东方旋律”奏响欧洲大陆 以乐为媒描绘中国故事******
中新网北京11月30日电(刘越)足迹遍及布鲁塞尔、卢森堡、巴黎等地，持续将近一个月……由中国对外文化交流协会主办的“东方旋律”音乐会日前落幕。中国音乐与西方经典珠联璧合，现代韵律与传统典雅交相辉映，尽显文明间的相融相通。余音绕梁之间，中欧人文交流也奏响新的篇章。
图片说明：比利时“艺韵”女子弦乐四重奏。中国对外文化交流协会供图中西艺术文化互鉴 欧洲名家奏响“东方旋律”
在《东方旋律》钢琴协奏曲流畅、雄浑的节奏中，10月29日，“东方旋律”音乐会在美丽的布鲁塞尔拉开帷幕。比利时音乐家尚·马龙、左汉与比利时“艺韵”女子弦乐四重奏组合为观众带来了荟萃中外名曲的精彩演出。
此后，在欧洲多地举办的一系列别开生面的“东方旋律”音乐会上，《康定情歌》、《月亮代表我的心》等耳熟能详的中国乐曲与《爱的礼赞》、《G大调弦乐小夜曲》等西方经典轮番上演，欧洲音乐家用中国传统乐器扬琴创作演奏的《梦想飞行》《雪河》《永恒》等乐曲，带观众充分领略不同音乐文化的独特魅力。
尚·马龙是比利时钢琴演奏家、作曲家，他20年来积极参与中欧文化交流。关心中国发展的他，先后创作了上海世博会比利时馆主题曲《我们的歌》和《黎明的编钟声》《樱花珞》等音乐作品，参与《当爵士遇到昆曲》《让世界听见中华好民歌》等节目录制，演出足迹遍及北京、上海、长春、深圳、贵州等地。
图片说明：比利时音乐家尚·马龙。中国对外文化交流协会供图他倾情演绎了《东方旋律》《斯塔沃洛狂欢节》《茉莉花》《康定情歌》等乐曲，并分享了《东方旋律》的创作感想。在他看来，《东方旋律》创作于他在中国举办第一场音乐会20周年之际，是致敬中国发展伟大成就的作品，表达了对中国更加美好未来的期望和祝愿。相信美妙的音乐能够凝聚心灵，沟通彼此，激发热情。希望比中文化交流更加频繁且富有成效。
左汉则是在青岛居住期间接触到中国传统音乐的，自那起就对中国音乐着迷。他曾多次与中国音乐家合作，为中国传统乐器扬琴、笙、琵琶和笛子等创编乐曲。演奏中，他在钢琴和扬琴两种截然不同的中西方乐器间完美自如切换，倾情演绎了以中国神话“嫦娥奔月”为灵感创作的《月亮梦想家》《飞行梦想》《月亮愿望》系列作品，令人耳目一新。
图片说明：比利时音乐家左汉。中国对外文化交流协会供图深化中欧人文交流 “东方旋律”描绘中国故事
“东方旋律”以系列音乐会为媒，让欧洲民众加深了对中华文化、中国发展和构建人类命运共同体的天下情怀的认知和了解。一位在布鲁塞尔观看了演出的欧盟官员表示，在纷繁复杂的国际环境下，沟通和对话弥足珍贵，只有相互理解才能让世界变得更加美好。这场音乐会不仅展现了“东方旋律”，也让西方人看到了中国人民蓬勃向上的精神风貌。
音乐是文化的重要组成部分，是全人类共同的语言。聆听者可以超越国别、种族、文化差异进行最质朴的心灵交流，产生情感共鸣。正如比利时国家电视台IXPE频道《Shinyusu》栏目主持人纳迪尔·阿杰奈所说：“这不仅是一场流行和古典的交流，也是一场中西文化的碰撞”。
近一个月以来，“东方旋律”音乐会在欧洲几度巡演，各方积极评价如潮。11月17日，“东方旋律”落地巴黎，法国新里昂中法大学副主席阿兰·拉巴特认为，这是一场非常有意义的活动，“今晚我们听到了西方人演奏中国的音乐，完美呈现了中欧之间的文化交流。”
“东方旋律”音乐会欧洲巡演在马耳他、卢森堡等地奏响，反响依旧热烈。在马耳他国家创意艺术中心音乐厅开启的演出，令圣玛格丽特中学“中国角”师生激动不已。“中国角”创始人马丁·阿佐帕迪老师说，非常感谢音乐会为学生们提供这次宝贵的学习机会，让马耳他青少年能近距离感受中国音乐与中国文化的魅力，通过音乐艺术鉴赏增进对中国文化和多元文化的了解。
中国驻法国大使卢沙野、驻比利时大使曹忠明、驻卢森堡大使华宁、驻马耳他使馆首席馆员彭熠军参赞，以及比利时埃诺省省长勒克莱、比中经贸委员会主席德威特，法国巴黎七区第一副区长若西亚娜·高德、团结进步党主席雅克·舍米纳德，马耳他国家文物局局长马里奥·库塔亚、马萨斯卡拉市市长马里奥·卡莱亚、马中友协主席雷诺·卡莱亚，卢森堡副议长马尔斯·迪·巴托洛梅奥等来自比利时、法国、马耳他、卢森堡的各界嘉宾，出席了“东方旋律”系列音乐会。(完)
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