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）

巨笔微雕壮丽的强军画卷******

　　党的二十大报告对国防和军队建设作出一系列重要论述，特别是关于“繁荣发展强军文化，强化战斗精神培育”的阐述，是军队文艺找准强军“战位”的时代坐标，也是强化担当作为的旗帜方向，对繁荣和发展新时代军事文艺，具有重大现实意义和深远历史意义。

　　回顾历史，在党和国家发展进程中的重大关头，独具特色的军事文化之所以能够如同精神火炬、冲锋号角，激励全军将士披荆斩棘、英勇奋战，取得一个又一个辉煌胜利，就是因为其始终以党的旗帜为旗帜、以党的方向为方向、以党的使命为使命。当前和今后一个时期，学习宣传贯彻党的二十大精神是全党全国全军的首要政治任务。加快推进国防和军队现代化，奋力实现建军一百年奋斗目标，新时代军队文艺工作者要在充满光荣和梦想的新征程中，为强国兴军发挥更大更好作用。

　　一是当好习近平强军思想“宣传员”。注重用先进军事文化培育官兵、锻造人民军队，是我们党的优良传统和特有政治优势。军队文艺工作者要切实用党的二十大精神统一思想、坚定信心、明确方向、鼓舞斗志，通过开展内容丰富、形式多样的宣传教育活动，创作推出生动感人、鼓舞人心的军事文艺精品，积极发挥价值引导力、文化凝聚力、精神推动力，坚定官兵忠诚维护核心、矢志奋斗强军的理想信念。

　　强军事业呼唤强军文化。军队文艺工作者要深化习近平强军思想武装，进一步培塑政治忠诚、掌握思想方法、破解发展难题。军事文艺要积极回应国家、民族和时代的召唤，回应人民群众对强军事业的热切期许，全景式反映广大官兵的奋斗成长、人民军队的踔厉奋发，创作更多与历史同向、与时代同行、与官兵同心的文艺精品。通过提升生活厚度、情感温度、审美高度来增强文艺力量，让人们看到新时代革命军人听党指挥、奋进一流的崭新风采。

　　二是当好强军文化的“司号员”。实现建军一百年奋斗目标，离不开强军文化的引领和鼓舞。作为强军文化的重要组成部分，军事文艺必须紧盯强军目标，把服务备战打仗作为根本着力点。当今世界，战争形态日新月异，军事文艺工作者必须紧盯战场之变，锻造过硬本领，加速实现能力素质的“升级换代”。

　　在催人奋进的强军鼓点中，全军官兵都在进行一场强行军、急行军。军事文艺所担负的特殊历史责任，要求最大可能贴近、聚焦战场实战，在更大坐标系上讲述强军故事。面对改革强军惊涛拍岸，面对形势任务深刻变化，军队文艺工作者应该有一种时不我待的紧迫感。如何反映改革强军的伟大进程，如何突破军事文艺的创作瓶颈，谁能敏锐预判，谁能率先转型，谁就能抢占强军文艺创作的制高点。这无疑对军队文艺工作者的历史感、判断力和预见性提出更高更难的挑战，亟须乘势而变、与时代同频共振。离开火热的强军实践，在恢宏的时代主旋律之外茕茕孑立、喃喃自语，只能被时代淘汰。

　　“临渊羡鱼，不如退而结网。”强军时代的文艺精品不在书本上，不在材料里。只有投身火热的练兵备战一线，追赶铁流滚滚的兵车，不是以“创作员”头衔去采访，而是以“战斗员”身份去体验，了解不同类型部队，熟悉联合作战文化，才有可能记录改革强军的伟大征程，讲述当代军人的奋斗拼搏，创作出无愧于伟大时代的军事文艺精品。

　　三是当好建军百年的“书记员”。古往今来，优秀文艺作品必然是思想内容和艺术表达有机统一的结果。文艺工作者创新突破的勇气有多大，往往决定作品能够走多远；文艺工作者站得越高，塑造的人物看得越远。巨著《人间喜剧》因为描写了一幅法国社会变革时期的历史画卷，而使巴尔扎克被誉为记录法西兰社会的优秀书记员。

　　90多年来，人民军队在中国共产党领导下，脚踏祖国的大地，背负民族的希望，在血雨腥风中奋起成军，在硝烟烈火中百炼成钢，筑起坚不可摧的热血长城，创造了彪炳史册的丰功伟绩。这是一部波澜壮阔的雄伟史诗，也是不可多得的创作资源。强军事业的阔步迈进和官兵精神文化生活的新期待新需求，强烈呼唤更多优秀作品。军队文艺工作者应该以时代使命感和历史责任感投身火热生活，拥抱伟大时代，创作推出更多强军文艺精品，奏响更加恢宏的强军乐章。

　　今天，强军兴军的伟大实践，如军事训练改革、武器装备更新、官兵主体成分改变等，都为军事创作提供了深厚的素材。要把创新“标尺”定在确保战斗力提升上，把创新“准星”瞄在时刻准备打仗上，创作出更多新时代的英雄人物，拿出更多凝神聚气的优秀作品，激励广大官兵的强军意志，培育新时代战斗精神，让新时代官兵形象焕发新的光彩。

　　全景记录建军百年的伟大征程，巨笔微雕人民军队的强军画卷，军队文艺工作者承担着艰巨复杂的时代重任，肩负着无比光荣的使命担当。这是一场贯通过去、现在和将来的时代大考，更是一场检验能力、觉悟和境界的精神大考。对于今天处于改革“进行时”的强军文艺创作，军队作家和艺术家其实是与改革转型中的广大官兵同步成长、互相见证、共同进步。军队文艺工作者要从战略规划、转型建设、使命任务和练兵备战等全方位书写新时代的人民军队，在创作中不断强化信息主导、体系支撑、精兵作战、联合制胜、创新驱动等思维理念，能够统筹表现联合作战内容。只有身入、心入、情入，增强脚力、眼力、脑力、笔力才能创作好作品，才能建立起与时俱进的创新体系和文化自觉，用更雄阔生动的笔触讲述人民军队的光辉征程，以坚定步履迈向打赢未来战争的文学战场。（王龙）