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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）

当旅游遇上“非遗”，玩出不一样的“文化味儿”******

在四川崇州道明竹艺村，国家级非遗项目道明竹编与现代建筑设计理念融合建造的“竹里”，持续带动大批游客前往打卡；在南京，作为首批国家级非遗的秦淮灯会在跨年夜“亮灯”，无数游人共赏“火树银花”盛景；一阕昆曲悠扬婉转，一场皮影趣味横生，绚丽的彝族刺绣，精致的木刻版画……元旦假期，迎新贺岁，在各地丰富多彩的文旅活动中，常常可以看到非遗的身影。

在“以文促旅，以旅彰文”的理念指导下，“非遗+旅游”已成为文旅融合发展的重要一环。非遗和旅游的融合，不仅催生了更多独具文化意蕴的旅游产品，创新了旅游业态，丰富了旅游供给，也激活了数量巨大的非遗文化资源，使非遗文化通过旅游市场走进了千家万户。

近日，中国非物质文化遗产保护协会公布2022年全国非遗与旅游融合发展优选项目名录，非遗旅游景区、非遗旅游小镇、非遗旅游街区、非遗旅游村寨4个类型共200个项目入选，其中既有历史悠久的传统村落，也有充满现代气息的城市旅游街区，为非遗和旅游的融合发展树立了典范。

贵州省丹寨县龙泉镇卡拉村的苗族蜡染工坊，村民在画蜡画。新华社发

非遗元素让旅途更有文化气息

走进内蒙古的莫尼山非遗小镇，特色建筑依山而建，泉水潺潺、炊烟袅袅，游客们感受着小桥流水的乡村美景，欣赏着经典的非遗曲艺表演，还有各类非遗文化技艺体验项目深受欢迎。开料、描图、雕刻……游客们拿着工具按照老师的指导认真制作皮画。“蒙古族皮艺制作项目每一个环节都有学问，能来这里亲身感受，让我们此行更加有意义。”“这个非遗景区融合了民俗体验、知识科普，是个很值得去的地方。”在现场参与体验活动的游客说。

今年元旦假期，旅游市场升温回暖，为了给远道而来的游客们带来更具文化味儿的旅游体验，各地将跨年迎新活动和本地非遗传统文化结合起来。元旦假期，广东桂城接待了超57万游客，其中灯湖西街的非遗技艺“打铁花”表演格外惊艳，给游客带来一场震撼的视觉盛宴；在重庆的跨年夜市，精美的缠花艺术品吸引众多游客驻足；在四川德昌，原生态歌舞表演、特色服饰、葫芦笙表演、火草织布等非遗项目展现了傈僳族的独特风情。

河北省丰宁县非遗布糊画就业工坊，手工艺人在制作兔年主题布糊画。新华社发

还有越来越多景区引入了非遗项目，打造非遗展馆、非遗街区、非遗长廊等，通过展演、展销以及各类体验和游玩项目吸引游客，以提升景区的文化品位和旅游品质。“旅游不仅是为了欣赏名川大山，更是为了体验不同地区的生活气息、人文风情，非遗与人们世代相承的生活方式息息相关，亲身传习体验让旅途更有收获、更为难忘。”一位旅游博主分享道。

在传统观光旅游已经难以满足旅游者消费需求的时代，人们更期待在旅游过程中感受文化熏陶，满足乡愁情怀。传统技艺、民俗文化、民族节庆，独具地域特色的非遗项目让游客耳目一新。非遗旅游景区、非遗旅游小镇、非遗旅游街区、非遗旅游村寨不断涌现，成为越来越多人愿意专程前往的新兴旅游目的地。

“非物质文化遗产是旅游资源的大户，在种类上、跨度上、数量上、可变性上，都为旅游供给和旅游业态提供了不会耗尽的资源。”中国社科院旅游研究中心秘书长金准在采访中对记者说，“旅游业不断推陈出新、发展变化，由此产生产品和业态的深度，生发新的增量空间，非物质文化遗产的深度利用，为旅游业的发展提供了更广阔的空间。”

在金准看来，非物质文化遗产是文旅融合的重要接口，这一部分的文旅融合，起步最早、结合最深，积累了丰富的经验，为市场所认可，是推动文旅融合发展的重要依托。非遗项目的文化意蕴与旅游融合成为带有浓郁地方特色的旅游项目，将彰显多元化的地域文化和传统价值，推动了旅游产业的繁荣发展。

2022年文化和自然遗产日海南省宣传展示暨第二届三亚南山非遗节展示多个非遗项目。新华社发

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）