点击右上角
微信好友
朋友圈
请使用浏览器分享功能进行分享
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）
国是访问｜连续五年参加最重要的“中国之约”，这家外企被“谁”吸引？******
文/张文晖
第五届中国国际进口博览会即将于11月初开幕。
作为进博会的“老朋友”，施耐德电气已经连续五年参展。“进博会已成为施耐德电气最为重要的‘中国之约’。”施耐德电气全球执行副总裁、中国区总裁尹正对中新社国是直通车表示。
国际市场环境复杂多变，叠加疫情带来更多不确定性，并未动摇施耐德电气对华投资的信心。在接受中新社国是直通车采访时，尹正强调施耐德电气将不断深化在华布局，持续赋能中国产业走向高质量发展。
是什么吸引着这家老牌外企？本届进博会又将带来哪些亮点？
访问实录摘要如下：
中国市场吸引力不减
国是直通车：进入中国35年来，是什么让施耐德电气不断强调要“深耕中国”？
尹正：施耐德电气近年来不断增加在华投资，尤其是本地研发投资。对施耐德电气来说，中国市场拥有三大吸引力：
首先是市场的吸引力。中国是世界第二大经济体，具有广阔的发展前景。当前，中国产业正迈向数字化和可持续的双转型，对于绿色创新产品、数字化技术和低碳解决方案的市场需求巨大；
其次是产业链的吸引力。中国的产业链门类齐全、完善，在国内找到质量好、高性价比的供应商，比在其他任何区域都容易，我们在中国已实现90%以上的本土采购率；
第三是创新的吸引力。中国有良好的创新环境和人才资源，已成为施耐德电气的全球四大研发基地之一和创新的源泉。
同时，中国坚持开放，持续改善营商环境，加大知识产权保护力度，完善配套措施。从国家到地方，中国整个产业布局和吸引外资的策略一直在升级，这些都促使施耐德电气坚定在中国长期发展的信心。
始终秉持多元本土化
国是直通车：施耐德电气投资中国并取得成效的“奥秘”是什么？
尹正：长期以来，施耐德电气始终秉持多元本土化战略，与中国社会、经济和产业共同成长。施耐德电气在中国投资取得成效，离不开不断强化的本土能力，包括人才、研发、供应链、朋友圈四个方面。
本土化人才方面，施耐德电气充分赋能本地团队和培养本土人才，中国区的最高决策团队全部由本土人才组成。同时，中国培养的人才也开始承担全球管理职责，我们从全球人才输入中国，迈入本土人才输出全球的新阶段。
本土化研发方面，中国是施耐德电气全球四大研发基地之一，拥有北京、上海、西安、深圳四大研发中心。过去五年，每年在华研发投入都增加15%以上。近三年，研发人员增长了30%，新增的研发人员中，专注于数字化研发的人员达到51%。目前，研发团队已经超过2000人，我们的中国原创绿色数字化产品也不断走向世界，中国研发从“在中国，为中国”向“在中国，惠世界”加速迈进，向全球市场输出更多中国智慧。
本土化供应链方面，施耐德电气在中国有近30家工厂和物流中心，以及1600多家本土供应商，已实现90%以上的本土采购率，可无缝衔接全球资源。同时，施耐德电气积极打造端到端绿色供应链，增强产业链竞争力。
本土化朋友圈方面，从早期的商业伙伴，到技术伙伴，施耐德电气不断拓展新兴的生态伙伴关系，并积极赋能合作伙伴向数字化和可持续转型，打造绿色的产业链和生态系统，强化本土朋友圈的力量。
未来，我们将继续聚焦“数字化”和“可持续”，并进一步提升创新等本土化能力，强化产业链、注重可持续生态圈的培育，携手中国用户共同成长，共筑高质量发展之路。
新理念、新产品，新服务、新应用
国是直通车：本届进博会上，施耐德电气将向市场展示什么？
尹正：一年一度的进博会，充分展现了中国持续扩大开放、营造良好营商环境的决心与行动，这也是施耐德电气植根中国、发展壮大的丰饶土壤。
第五届进博会上，施耐德电气将围绕“数字赋能，全程减碳”主题，以零碳城市图景为代表，通过覆盖12大行业的60大零碳应用场景，勾勒出“零碳城市”蓝图。并通过展示针对各个应用场景的零碳解决方案，全方位展示领先的数字化技术和绿色生态。
针对当前制造业面临的韧性、可持续、数字化三大挑战，绿色智能制造是制造业转型升级的必由之路，数字化技术是迈向绿色智能制造的最佳路径，也是“双转型”的加速器。施耐德电气将展示从规划到落地的完整的绿色智能制造解决方案及最新实践成果。
此外，施耐德电气还将携手生态圈伙伴，共同展示领先技术与实践成果探索更多合作机会，共同加速产业“双转型”。其中“减碳大师”计划集结各行各业的减碳先行者，搭建旨在赋能更多伙伴的平台；以及绿色能源管理方面的一系列解决方案与成功案例等。
我们期待通过进博会这一平台，携手更多中国伙伴加快数字化和绿色低碳的双转型，合力推进双碳目标加速落地。
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
凤凰彩票地图 |
)