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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）

东西问丨李庚香：黄河文明缘何独一无二？******

　　中新社郑州2月1日电题：黄河文明缘何独一无二？

　　作者李庚香河南省社会科学界联合会主席、研究员、博士

　　黄河是中华民族的母亲河，站在创造人类文明新形态的高度，可以从黄河文化、黄河文明中看到，中华文明走过了从河图洛书到礼乐文明再到礼法文明既一脉相承又一波三折(包括转换、转移、转型)的历程。

　　如何认识从黄河文化到黄河文明的跃迁？

　　《汉书·沟洫志》曰：“中国川源以百数，莫著于四渎，而河为宗。”水是生命之源，河是文明之母，河的特性塑造了文明的特性。“四大古文明”古巴比伦文明、古埃及文明、古印度文明、中华文明，分别是由幼发拉底河与底格里斯河、尼罗河、印度河、黄河诞生哺育的。

　　进入文明社会以后，从夏朝至北宋，历代王朝多在黄河流域建都。从古代到近现代，黄河流域长期居于中华民族的政治、经济和文化中心的地位。从国运、国脉的高度来看黄河，中华民族的命运都与黄河的荣枯紧密相关，只有把过去、现在和未来贯通、融通起来，才能够深刻认识黄河对于中华民族的独特、独到意义。

　　在历史发展长河中，东方文化与西方文化在黄河流域交流交锋交融，孕育形成了多民族长期融合发展的中华民族，缔造了“万姓同根，万宗同源”的民族文化认同和崇尚大一统的社会主流意识，彰显出中华民族“和为贵”“求大同”的独特精神标识，也积淀着中华民族深层的文化基因，彰显着中华儿女文化自信的底气。

2022年4月3日，农历三月初三，壬寅年黄帝故里拜祖大典在河南新郑举行。韩章云摄

　　如何认识不一样的黄河文化体系？

　　中原文化、河洛文化是地域文化，黄河文化是流域文化。但黄河文化对于中华民族来说，既是流域文化，又是民族文化、国家文化。对于黄河文化体系，我们要从历史演进维度、地域和合维度、地理物产维度、制度法度维度、人文思想的维度五个方面来认识。

　　可以说，黄河文化体系就是在时间和空间中生成的思想、制度和物产。当然，这一复杂的文化体系经历了一个复杂的“凝聚”与“辐射”的过程。凝聚的过程，包括以天为则、以民为本、以史为鉴和以文载道，是一个从礼乐文明到礼法文明的价值流变过程；而辐射的过程，就是以文化人、以理服人、以情动人和以美育人，体现了一个从中原到中部、从中部到中华、从中华到中国的空间展开过程。

　　也可以说，黄河文化体系以羲皇、炎黄为起点，以长安—洛阳—开封为轴心，经历了万年奠基、八千年起步、六千年加速；五千年进入、四千年过渡、三千年巩固；两千年转折、一千年转移、二百年转型，既一脉相承又一波三折的演变历程。

山西永济，空中俯瞰结冰后的黄河河床。宝成摄

　　如何认识复杂的黄河文明体系？

　　黄河文明是中华文明的骨骼与主体，记载着早期中国从部落到国家、统一的多民族国家从国家到天下、转型中国从危亡到再生、创新中国从崛起到复兴的全过程，其最大和最本质的特点是“不断裂”，这在世界文明史上是独一无二的。

　　黄河文明体现了中华文明的复杂性结构，是中华民族的动力源泉。要重新解析中华文明的复杂性结构，就必须建立起认识和理解黄河文明体系的思想框架。这就要求对于文明的认识要体系化和系统化，要加强对于黄河文明的多维度大空间系统化研究。这里要重点把握黄河文化“根、源、干、魂、家”的定位。

　　根包括根祖、根亲、根系，源则包括地球的起源、生物的起源、人类的起源，更包括农业的起源、文化的起源、文明的起源和国家的起源。如果把中华文明比喻成一棵大树，那么黄河文化作为根和魂，就是主体和主干。所谓家，即指发祥地、核心区、枢纽带，也是指精神家园、心灵故乡。

　　黄河文化具有强大的凝聚力和向心力，特别是具有天下为公、天人合一、为政以德、民为邦本、任人唯贤、革故鼎新、自强不息、厚德载物、讲信修睦、亲仁善邻等十大中国文化基因。正是这些思想之精华，支撑了中华民族五千年深邃的思想创造。

2014年7月，来自丹麦、西班牙、比利时、美国、加拿大等国100名海外华裔师生踏上“寻根之旅”，参观黄河壶口瀑布。张远摄

　　如何认识黄河文明与世界文明的交流互鉴？

　　新时代，实现黄河文明与世界文明的交流互鉴，要把中华民族共同体建设和人类命运共同体一致起来，建设中华民族现代文明，建设和而不同、美美与共的美好世界。

　　从大禹治水开始，中华民族形成了伟大的大河文明，在四大文明古国中占有重要位置。到了秦汉以至明清时期，在黄河流域形成了以农耕文明为主体、兼及游牧文明、海洋文明(有海无洋)的跨区域多元文明共存局面。从上古时期，无论是夏商周文化与西亚文化的交流，还是东汉以后中华文化与印度文化的交流，乃至郑和下西洋，黄河文明始终与世界文明处于一种正循环的状态。

山西临猗县跨黄河大桥建设工程正在紧张施工。姜华摄

　　从五千多年黄河文明史与西方五百年大国崛起史的比较可以看出，“社会化大生产”必须成为黄河文明新的发展基础，这就要求新时代黄河文明必须融入新发展格局。这就要求新时代黄河学建设，要用核心价值凝聚人心、汇聚民力，又用共同价值促进各国人民相知相亲，努力实现个体价值与核心价值，核心价值与共同价值双循环。同时，要尊重世界文明多样性，以文明交流超越文明隔阂，以文明互鉴超越文明冲突，以文明共存超越文明优越，从而有力有效地解构“历史终结论”“文明冲突论”“普世价值论”“西方优越论”，应对各种全球性挑战，在百年未有之大变局中书写一部从黄河出发的全球文明史。(完)

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