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）
中国国家发改委对话美国在华企业 回应三大关切******
(经济观察)中国国家发改委对话美国在华企业 回应三大关切
中新社北京11月2日电 题：中国国家发改委对话美国在华企业 回应三大关切
中新社记者 王恩博
中国国家发展和改革委员会1日在北京与美国在华跨国企业高层举行圆桌会。此次会议由国家发改委国际司、中国新闻社主办，中国新闻网承办，中国美国商会、美中贸易全国委员会及60余家美在华企业高级代表参会。
11月1日下午，以“聚焦二十大 共谋新发展”为主题的国家发展改革委与美在华跨国企业高层圆桌会在北京举行。对话之中，国家发改委相关司局负责人回应了美国企业对于最新版鼓励外商投资产业目录、服务“双碳”目标、中美关系等议题的多个关切。
鼓励外商投资有何新招？
中国官方最新发布的《鼓励外商投资产业目录(2022年版)》受到玛氏等企业关注。据国家发改委外资司副司长夏晴介绍，相比上一版，新版目录主要有三方面变化。
一是扩大了鼓励外商投资的范围。新版目录总条目1474条，较上一版本净增加239条，增幅达19.4%，增加条目近年来最多。这充分表明中国鼓励外商投资的态度是明确的，扩大对外开放的决心是坚定的。
二是加大了重点行业领域的引资政策力度。此次目录修订加大了对先进制造业、现代服务业、高新技术、节能环保等行业领域鼓励外商投资的政策力度，推动优化外商投资产业结构，进一步提高利用外资质量。“许多外资企业在上述这些领域是具有优势的”，夏晴说，新版目录的出台为这些企业实现更好发展提供了重要机遇。
三是加大了中西部和东北地区的引资政策力度。此次目录修订根据中西部和东北地区等省份的比较优势制定更加具有针对性的鼓励政策，加大了对基础制造、民生消费等领域的支持力度，有利于外资企业利用当地劳动力和特色资源优势实现更好发展。
如何把握“双碳”机遇？
跨国企业如何参与中国碳达峰碳中和进程，是康菲石油等企业的关切。“我们欢迎和支持外资企业积极投身到中国实现‘双碳’目标的过程中来”，国家发改委环资司副司长赵鹏高细数中国经济社会发展全面绿色低碳转型带来的机遇。
低碳、零碳、负碳技术交流合作是其一。特别是要聚焦可再生能源开发、核能、节能、氢能、储备能源、二氧化碳利用与封存、工业领域低碳工艺革新和数字化转型等重点领域，加强技术交流互鉴，共同为全球绿色低碳发展提供动力。
开展绿色低碳贸易与投资合作亦是重点。赵鹏高说，中国支持外资企业在新能源、节能环保、生态环境、绿色服务等领域加大在华投资力度，扩大节能环保产品和服务进出口规模，有关企业也将享受节能、节水、环境保护、税收优惠政策等既有政策，“我们对外资企业一视同仁”。
他同时提及，中国承诺大力支持发展中国家能源绿色低碳发展，中外企业具有广阔合作空间和巨大合作潜力，希望跨国公司发挥自身优势，与中国企业携手开展第三方市场合作，实现合作共赢。
怎样坚定在华发展信心？
“在中国高质量发展进程中，外资是何定位？如何坚定外资在华发展信心？”施耐德电气提出的问题，也是众多在华美国企业的关切。
“美在华企业既是国际大循环的重要参与者，也是推动中国国内大循环的重要力量。”国家发改委国际司副司长高健表示，美在华企业踊跃报名此次圆桌会，60余家美重点在华企业代表第一时间积极反馈，参与热情极高，这也从侧面反映出美企对于中国市场的重视程度。
根据中国海关数据，今年1至9月，中美贸易额达5803.97亿美元，同比增长6.9%；美对华投资保持稳定，对华投资额达18.6亿美元，同比增长1.3%。
高健指出，中国拥有全球最大的市场，能够为外资企业带来广阔的机遇和合作空间。希望美在华企业保持对中国市场的信心，在“变局”中培育新的战略机遇，充分把握潜在投资机会，探索更多投资合作领域，支持和促进更多技术创新及其在华应用推广，为促进中美经济合作走深走实、中美关系更好向前发展贡献积极力量。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
大发平台地图 |
)