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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）

“乙类乙管”后是否会有第二轮感染？疫情信息如何统计？总台独家专访吴尊友******

　　1月8日起新冠病毒感染实施“乙类乙管”，对于疫情监测数据通报、病毒变异是否会引发新一轮感染，我国又将采取怎样的措施继续实施监控，总台央视记者独家专访中国疾控中心流行病学首席专家吴尊友，他就公众关心的问题进行了解答。

　　总台央视记者 史迎春：大家都在担心在国际上的奥密克戎BQ系列，然后包括XBB系列的变异株，它们在我们实行“乙类乙管”，出入境打开以后，进入国内会掀起第二轮的感染，这是大家普遍担心的一个问题，您认为这个问题应该怎么看。

　　中国疾控中心流行病学首席专家 吴尊友：我们也对国际社会的各个国家流行的新毒株的情况进行了解追踪，那么同时对国内发生的疫情也进行了毒株变异的监测，特别是从境外回国人员当中也检测到这些毒株。会不会造成新一轮的疫情，取决于变异的毒株和我们刚刚流行的这些毒株之间，在结构上面有多大的相似性，或者说它的变异差异有多大。从目前来看，因为它的变异也是奥密克戎亚型里面的分支的变异，马上造成新一轮传播的这种风险的话，应该说不会太大。

　　总台央视记者 史迎春：还有一种担心是认为中国人口基数比较大，感染的人口基数也大，会不会产生新的变种，从而影响整个世界的病毒序列，或者说整个世界的病毒的进程。

　　中国疾控中心流行病学首席专家 吴尊友：优化防控策略以后，本地传播的疫情病例数在有一定的水平和规模的情况下，确实存在着新的变异毒株的可能性，我们也密切关注。所以在“乙类甲管”调整为“乙类乙管”的疫情监测方案当中，就专门提到了新冠病毒变异毒株的监测，在现阶段，每天都在进行新的毒株的样本收集和测序，来对它的变化进行监测。从目前的结果来看，我们现在发现的所有的毒株，都是已经在国际共享平台上分享的毒株，也就是说在国外已经报告了，或者说主要是从境外流行以后传入中国，到目前为止还没有发现国内新出现的变异毒株。

　　为指导全国各地做好当前新型冠状病毒感染疫情监测工作，国务院联防联控机制印发了《新型冠状病毒感染“乙类乙管”疫情监测方案》，及时动态掌握人群感染发病水平和变化趋势，科学研判和预测疫情规模、强度和流行时间，动态分析病毒株变异情况，以及对传播力、致病力、免疫逃逸能力及检测试剂敏感性的影响，为疫情防控提供技术支撑。

　　总台央视记者 史迎春：对于之前疫情通报的数字和自己本身的感受，很多公众觉得差距比较大。我们国家一直的疫情统计和发布的疫情信息，是如何去监测和统计报告的？现在有没有相应的调整？

　　中国疾控中心流行病学首席专家 吴尊友：在武汉疫情控制以后，到我们优化防控方案这期间，是叫严格管控时期。每一起疫情的源头、造成感染的毒株，几乎每一个感染者都能够被诊断管理，所以我们采取的是一个计数统计。现阶段由于防控方案的调整，报告病例数和公众感觉的数字，存在着一定的差距。造成这种差距有两个方面的原因，一个是不再实行行政区的大规模核酸检测了，除了重点机构重点人群以外，采取的方法是愿检尽检的方法，这样的话检测的人数、报告的人数就有明显的下降。第二个方面，疫情的感染者主要以轻症为主，多数人还在家庭自我休息调整、进行抗原检测，这一部分也没有纳入到传染病报告，这就造成了这样的差距。为了更好地做好统计工作，联防联控机制制定下发了新冠病毒感染“乙类乙管”疫情监测方案，采取的是多种渠道的监测，包括住院病例的报告监测、核酸抗原检测的数字统计，还有重点机构像养老福利机构的监测，再有像学校学生的呼吸道症状的监测，以及对部分病人的检测。还有我们在全国设立500多个流感哨点监测。我们采用了多种统计方法综合运用，也能够相对准确评估疫情的发生发展趋势，能够对于疫情的发病，流行的强度，流行的趋势，流行的时间做出研判，对防控效果作出评价。在过去几年，欧美国家和全球其他的国家实际上也是采取这样一个统计方法，它主要就是通过抽样的方法来反映总体情况。(央视新闻客户端)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）