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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）

黑龙江冷水鱼为啥这么火******url:https://m.gmw.cn/2022-12/25/content_1303234248.htm,id:1303234248

　　大雪过后，黑龙江省的主要江河已经全线封冻。最近，位于黑龙江下游的佳木斯市抚远东极鱼市，又迎来了一年一度的冬季卖鱼高峰期。“这批鲟鳇鱼今天下单，最迟明天就能‘飞’走！”在这个声名远扬的鱼类交易集散地，商户们忙着直播卖鱼，前来选购的本地市民也络绎不绝，伴随着人们口中呼出的阵阵哈气，零下20℃的市场显得格外热火朝天。

　　黑龙江流域的施氏鲟与达氏鳇，通常被人们统一称作鲟鳇鱼。鲟鳇鱼，起源于亿万年前的白垩纪时期，曾与恐龙在地球上共同生活，是世界上现存最古老的原始鱼类，被称为“水中活化石”，具有重要的科学、生态、社会、经济价值。2021年《国家重点保护野生动物名录》将野外种群达氏鳇列为国家一级重点保护野生动物，施氏鲟列为国家二级重点保护野生动物。

　　生态养殖

　　在黑龙江上游的黑河市爱辉区，每到隆冬时节，黑河华之宝鲟鱼有限公司黄旗营子网箱养殖基地都会迎来销售高峰，购买新鲜鲟鳇鱼的顾客络绎不绝。

　　“这点儿鱼都快卖完了，最忙时候一天卖一二百条。”黄旗营子网箱养殖基地职工、黄旗营子村村民于绵秀告诉记者，他这批卖的是在黑龙江里养了近一年的鲟鳇鱼，因为黑龙江的水质好，所以鱼肉口感好，买的人特别多。

　　成立于2010年的养殖基地位于黑河市爱辉区坤河乡黄旗营子村，现有养殖网箱600个，年养殖能力约20万公斤，养殖品种有杂交鲟、施氏鲟、西伯利亚鲟、俄罗斯鲟、匙吻鲟等鱼种，预计春节前夕就能售罄。

　　鲟鳇鱼味美天然、营养价值高，吸引了不少周边客户预订抢购，市场前景广阔。鲟鱼养殖基地效益好了，村里的百姓收益就有了保障，在家门口就能就业，实现了增收顾家两不误。黄旗营子村村民李树军自从在养殖基地打工，每年的收入就增加了近5万元。

　　但是，鲟鳇鱼的养殖也不是件容易事儿。

　　主要生存在黑龙江流域的鲟鳇鱼是冷水鱼，它们的生存条件可以用“苛刻”来形容。据黑龙江省鲟鳇鱼保护协会会长李国志介绍，人工环境下鲟鳇鱼的生长水温要保持在20℃左右，冬天水温保持在2℃至4℃且水面不可结冰，同时还要保证以生态饲料进行天然牧养。“黑龙江的自然条件有利于鲟鳇鱼实现性成熟，也更适合鲟鳇鱼的生存与繁衍。”李国志说。

　　不只是温度，还有水质、水溶氧量、氨氮含量等参数，都是鲟鳇鱼生存必不可少的指标，更重要的是，鲟鳇鱼需要流水养殖且水质清新无污染。正是黑龙江的水环境治理，成就了鲟鳇鱼养殖产业的不断扩大。佳木斯市水务局副局长冷纪国介绍：“我们在黑龙江流域综合施治，比如四级河湖长加强巡河检查频次，整治入河排污口，提高流域畜禽粪便资源化利用率，还印发了《关于进一步加强生物多样性保护的实施方案》等，通过一系列行之有效的措施使黑龙江佳木斯段水质稳定达到Ⅲ类，从而保护和改善了鲟鳇鱼的生存环境。”

　　保护增殖

　　今年7月，黑河市逊克县在黑龙江畔举行了鲟鳇鱼增殖放流活动。这次放流的16.7万尾鲟鳇鱼苗来自黑龙江省水生动物资源养护中心逊克濒危鱼类救护基地，经过50多天的精心培育，达到放流标准。近年来，该中心已经向黑龙江干流放流鲟鳇鱼超230万尾。

　　8月份，一年一度的鲟鳇鱼增殖放流活动也如期在抚远、哈尔滨等地分别举行，约35万尾鲟鳇鱼苗被送归黑龙江、松花江。李国志介绍，这些鱼苗全部由抚远东龙鲟业无偿提供，是今年5月份由水产科研人员人工孵化而成，经过3个多月的精心培育，鱼苗长到10厘米至15厘米。

　　“鲟鳇鱼增殖放流是改善水域生态环境的重要举措，对逐步增加鲟鳇鱼野生种群数量有重要意义。”活动主办方之一、黑龙江省个体劳动者协会的吴景林表示，希望通过鲟鳇鱼保护，引起全社会共同关注水生生物养护及其栖息地的保护。

　　人工增殖放流一直是推动渔业资源恢复，保持水生生物多样性的重要举措。放流鲟鳇鱼苗，对有效恢复黑龙江鲟鳇鱼资源、加快水生生物资源修复、推进渔业可持续发展都具有重要意义。

　　不过，在上个世纪，黑龙江的鲟鳇鱼可没有这般好的待遇。

　　上世纪七八十年代，由于过度捕捞、环境污染以及水土流失等原因，黑龙江流域鲟鳇鱼资源急剧减少，鲟鳇鱼自然分布水域变得相当狭窄，鲟鳇鱼资源濒临枯竭。后来，国际濒危野生动植物种贸易公约将其列为濒危物种。资料显示，鲟鳇鱼性成熟晚、生殖周期长，雌鱼初始成熟年龄在16年至20年，雄鱼在12年以上，后代群体补充慢，因此其野生资源一旦遭到破坏很难恢复。

　　为有效修复野外鲟鳇鱼种群资源，自2001年开始，黑龙江省便持续开展鲟鳇鱼苗增殖放流活动，涵盖黑龙江、松花江和乌苏里江等自然分布区域。2009年起，黑龙江又全面禁止鲟鳇鱼商业捕捞活动，不断加大渔政执法管理力度，加强对资源产地、驯养繁殖基地、集贸市场、饭店餐馆和运输环节的监督检查力度，严厉打击非法捕捉、走私、加工、贩卖水生野生动物的违法犯罪行为。

　　黑龙江省还不断加强对鲟鳇鱼栖息地的生态环境保护，目前已在黑龙江水域划定11处国家级水产种质资源保护区自然保护地、面积超5.2万公顷，建立了黑龙江抚远段鲟鳇鱼和同江段达氏鳇国家级水产种质资源保护区，划定保护区生态红线，为野生鲟鳇鱼营造良好栖息地。

　　产业兴旺

　　鲟鳇鱼全身都是宝：胃、唇、骨、鳔、籽是烹制名菜的上等原料；鱼皮是制作高档皮革制品的好原料，可与鳄鱼皮媲美；赫赫有名的鱼子酱就来自其卵，经济价值极高，有“黑珍珠”的美誉，不同鲟鳇鱼品种的鱼子酱出口价格每千克高达230美元至1600美元不等。

　　黑河华之宝鲟鱼养殖基地是黑龙江省内最大的鲟鱼养殖基地与科技成果转化基地，依托黑龙江优质水体，养殖出的鲟鳇鱼无泥腥味、肉质鲜美、品质优良，深受消费者的喜爱，鲟鳇鱼及衍生产品一年四季畅销国内外。黑河华之宝鲟鱼有限公司董事长时煜来告诉记者：“我们还将把黑龙江的三花五罗、名贵鱼种都拿到网箱里来养，补充禁渔期市场没有鱼吃的空白。”

　　产量上来了、销路打开了，但鲜鱼、冻鱼只是冷水鱼产业的低端产品。为延长产业链，提高冷水鱼价值，抚远市积极培育有实力的公司开发高端产品，抢占鱼产品高端市场。

　　来到抚远市鲟鳇鱼繁育养殖有限公司鲟鳇鱼繁育车间，记者看到技术人员正在进行人工活体取卵，为北京的一家养殖场繁育鲟鳇鱼苗。这条50多斤的鲟鳇鱼通过繁育鱼苗的方式，可获得3万多元的收入，一条鱼就可卖出100多条鲜鱼的价值。抚远利用冷水鱼原种的优势，积极发展冷水鱼种业，让产自抚远的优质冷水鱼鱼苗游向全国，丰富当地百姓餐桌。

　　在发展冷水鱼种业的同时，抚远市鲟鳇鱼生产企业还积极扩大规模，进行鱼产品精深加工。世界顶级食材鱼子酱，保健品、护肤品、休闲食品等系列衍生品，从“中国鲟鳇鱼之乡”走上了国际餐桌。“我们今年增加了135亩养殖水面，计划明年进一步扩大养殖规模。”李国志告诉记者，企业还在谋划新建数字化设施渔业项目，并帮助农民建起家庭渔场，走上可持续发展的乡村振兴致富路。

　　走进抚远市鱼产品销售商店，一盒盒包装精美的熏鱼、鱼子酱、风味鱼柳、鱼罐头等产品琳琅满目。一批以鲟鳇鱼等鱼品深加工为主的企业如雨后春笋般蓬勃发展，注册的企业达到100家左右。在抚远淡水鱼博物馆，馆内收藏展示黑龙江水系特产的施氏鲟鱼、达氏鳇鱼、中国大马哈鱼等重要经济鱼种的标本达80多个，也成为抚远市一个特色旅游景点。

　　12月16日，“2022黑龙江冷水鱼·冬捕季”新闻发布会召开，拉开了黑龙江省冷水渔业振兴的大幕，以鲟鳇鱼为代表的黑龙江冷水鱼产业，已形成了繁育、养殖、研发、加工的全产业链条。冷水鱼系列产品正通过线上线下结合的销售模式，打开国内外两个市场。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）