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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）
【新时代新征程新伟业】赣南家具产业嬗变：从“贴牌”到“创牌”******
中新网赣州12月24日电 题：赣南家具产业嬗变：从“贴牌”到“创牌”
中新网记者 吴鹏泉
冬至时节，江西省赣州市南康区家居小镇的一家设计机构内，来自西班牙的黄龙(中文名)坐在电脑前，认真看着部分赣南家具产品的优秀设计方案，“我希望通过融合东西方设计理念，为南康出口家具进行设计，让中国实木家具进一步走进欧洲市场”。
“中国实木床，三分南康造。”位于赣南老区的南康区是中国重要的家具产业集聚区。赣南家具产业起步于20世纪90年代初，历经20多年发展，逐步形成了集加工制造、销售流通、专业配套、家具基地等为一体的全产业链集群。
图为南康区的共享智能备料中心，实现南康家具“个性化定制、规模化生产、智能化服务”的目标。(资料图) 刘占昆 摄然而，衍生于“草根经济”的赣南家具产业，也曾面临“产业大而不强、企业多而不精”的窘境，昔日南康近6000家大小作坊，更是一度被认为是低端制造的代名词。
“以前南康家具相互模仿抄袭，产品同质化竞争严重，竞争力不强，走的是薄利多销的路子，家具企业研发投入不足，多以生产制造贴牌、代加工产品为主，不敢亮身份、打品牌。”南康工业(家具)设计中心主任钟裕华对此深有体会。
60名能工巧匠在“中国实木家居之都”江西南康比拼木工技能。(资料图) 吴寒 摄 吴寒 摄为破解原创设计乏力、品牌知名度不高等制约家具产业发展的痛难点问题，江西赣州南康区依托南康家居小镇打造“设计村”，组建国家级工业设计中心——南康(工业)家具设计中心，整合原创设计资源、搭建双向交流平台、建立人才培养机制、快速转换设计成果，不断提升赣南家具品牌附加值和影响力。
“通过优先分配人才公寓住房、制定设计补贴政策、强化研发设计知识产权保护等系列举措，吸引了一大批国内外一流设计机构和人才落户南康。”钟裕华透露，目前，江西南康已吸引国内外116家设计机构600余名设计师常态入驻。
因看好赣南家具产业市场行情，深圳某设计公司总经理栗登桂选择将公司迁至南康。“根据客户需求，公司定制化设计能够批量生产的实木套系产品，通过几年资源积累，公司合作的家具企业越来越多。”在他看来，家具行业需要不断设计新款式、推出新产品，从而刺激消费者。
图为一些参观者在南康区家具时光走廊参观。(资料图) 刘力鑫 摄工业设计是工业产品的外观、功能、结构、包装和品牌的整合和创新。江西南康引导家具企业以工业设计为纽带，加快产品升级换代和品牌价值提升，推动产业链、创新链、价值链融合，提升产业发展质量水平。
统计数据显示，2021年，南康区新增原创家具产品1.2万余件，授权专利3500多件，赣南家具套系品牌企业数量由2017年的100余家增长至现在的近1000家。
为提升品牌影响力，江西南康着力打造永不落幕的“家博会”；设立“南康家具品牌联盟”，数百家家具企业主动加入；大力实施“百城千店”计划，推动当地家具进军国内中高端市场。
“南康(工业)家具设计中心建成后，很多家具企业更加意识到设计创新的重要性，也能在家门口找到一线设计服务。”在钟裕华看来，赣南家具实现了由简单模仿向原创设计、水货贴牌向南康品牌、低利润率向高附加值的深度嬗变。“我们将力争三年内实现300家研发设计机构总部落户南康家居小镇，进一步推动赣南家具企业朝品牌化、数字化方向发展”。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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