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）
童心相交两岸 “小天使”架金桥******
海峡两岸和平小天使互访交流30周年——童心相交 两岸“小天使”架金桥
【《中国新闻》报记者 程小路 报道】30年前，中华全国台湾同胞联谊会(简称全国台联)与台湾中华企划人协会携手，共同发起一项青少年交流项目——两岸和平小天使互访交流活动。从1992年到2022年，共举办了35次互访交流，涉及数万名两岸同胞。
参与活动的2400多名“小天使”中，有很多人已长成“大天使”，与对岸小朋友一起玩耍的快乐时光，成为打破隔阂、增进了解的机缘。台海时有风雨，“天使”们的友情却历久弥坚。孩子、家长、老师、组织者……每一个参与其中的人，30年后依然在接力传递血浓于水的同胞情谊，散播爱与和平的种子。
去年7月11日，2022年海峡两岸和平小天使交流活动开营仪式暨海峡两岸和平小天使交流活动30周年纪念仪式在中国科学院南京地质古生物研究所举行。(全国台联文宣部供图/《中国新闻》报 发)“小天使”长大友情在延续
1月10日下午，一场主题为“童心同梦”的海峡两岸和平小天使互访交流30周年座谈会在位于北京市朝内大街的“台胞之家”(全国台联办公楼)举行。最早的活动组织者和近年加入的青年工作人员分享自己陪伴“小天使”成长的感受，畅叙希望。
“我是翁林宇，来自台北。第一次到大陆是1992年参加海峡两岸和平小天使活动，现在仍能回想起第一次到北京访问交流时的兴奋期待。”座谈会上，已迈入不惑之年的第一届台湾“小天使”翁林宇通过视频发来感言。
1992年8月，9岁的翁林宇和100多个小伙伴作为首批台湾“小天使”来到北京，他们参观了故宫，登上了长城，还去涿州影视城参加了央视中秋晚会的录制。
一个月后的9月29日，第一届大陆“小天使”抵达台湾。带队的时任中国儿童少年活动中心主任勾德元在桃园机场对蜂拥而来的台媒记者们说，“两岸多多交流，才能增进彼此的了解，只有相互了解，才能建立起深厚情谊”。
那一次台湾之行，大陆的20多个孩子住进当地接待家庭，和台湾的“兄弟姐妹”一起参观台北故宫，去阿里山看日出，还见到了红遍华语音乐圈的偶像组合“小虎队”。当时两岸没有直航，一行人在香港转机时，还在机场偶遇围棋大师聂卫平。
10月4日，在时任台北市长黄大洲举行的欢送晚宴上，勾德元感叹：“青山一道同云雨，明月何曾是两乡。我们海峡两岸是云雨相同，明月共睹，两乡是一乡。”
丰富的交流活动、高规格的接待和偶然的“奇遇”被定格在照片里，也成为两岸孩子的美好回忆。首届“小天使”成功举办，这架“童”心相交的金桥也由此搭建起来。
“如果没有参加活动，我不会同大陆‘小天使’建立难能可贵的友谊，也不会触发对大陆历史文化的浓厚兴趣，更不会来此深造发展。”翁林宇说，他后来进入北京大学深造，并留在大陆工作、生活，现在是上海一家台企的员工。翁林宇在“小天使”活动中结识的大陆小伙伴汤康敏也发来视频感言。同在上海打拼的两人时常联络，儿时的友情延续至今。
1月10日，由全国台联主办的海峡两岸和平小天使互访交流30周年座谈会在北京举行。(全国台联文宣部供图/《中国新闻》报 发)台湾“小天使”首次来大陆不亚于“费翔旋风”
对于现在很多大陆家长来说，利用假期带孩子出境“游学”并非难事。但上世纪八九十年代，两岸“破冰”之初，民间交流除了要克服交通不便，还要面临来自台当局的压力。
“小天使”活动创办人、时任台湾中华企划人协会理事长翁林澄曾回忆，当时岛内规定参加两岸交流活动的学生必须是高中生以上，这使第一批大陆“小天使”来台湾的活动一度陷入僵局，后来他们“动用一切可以动用的资源”，才终于获批成行。
当时，全国台联作为主办单位，未被台当局批准入台，年近六旬的勾德元只能独自担起带队的重任。首次赴台的28个大陆“小天使”成了岛内媒体追逐的对象，勾德元在这十几天里时刻紧绷神经，担心孩子们有什么闪失。首次大陆“小天使”赴台活动过去近20年后，勾德元还清楚地记得，回到北京把孩子们平安交给他们的父母后，“我们几个大人相拥而泣，终于可以放松了！”
翁林澄与勾德元已经故去。“小天使”活动的另一位开辟者、时任全国台联文宣部部长焦万曼来到座谈会，与接棒参与该项目的年轻后辈们分享当年盛况。她清楚地记得，首届活动近150名台湾小朋友来北京，在大陆产生的效应不亚于“费翔旋风”。此后30年，一批批少年儿童穿越台湾海峡，持续传递着民间情谊。
“三十而立”新起点交流活动将展现新特色
从1992年到2022年，30年间，海峡两岸和平小天使互访交流活动共举办交流活动35次，直接参与其中的两岸“小天使”超过2400人，涉及2000多个家庭、数万名两岸同胞。
座谈会上，全国台联党组书记、副会长纪斌列出上述数据。他说，“小天使”活动开两岸中小学生互访交流之先河，如今“三十而立”，面对疫情带来的新挑战，面对两岸形势的新变化，活动将与时俱进，让“小天使”活动展现时代进步新特色。比如近两年邀请“小天使”到南京、厦门，聚焦科技主题，让他们在快乐中学习，在学习中成长。
台湾中华企划人协会名誉理事长温明正也在视频发言中表达了对未来的希冀：“播种希望，看见未来，希望活动持续举办，让和平的种子跨越海峡生根发芽。”
30年间，两岸交流虽偶有波折，但民间交往的大门开启后便再也不会关上。全国台联原副会长史茂林说，“小天使”活动取得的丰硕成果是两岸主张和平统一人士共同努力的结果。“无论环境多么严峻，都无法改变两岸一家亲的事实。无论困难多么复杂，都无法阻挡两岸民众交流融合的心声。”(完)(《中国新闻》报)
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