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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）

全国“公安楷模”刘亚斌：工匠精神成就信息化破案尖兵******

　　刘亚斌　公安部供图

　　中新网北京1月10日电 (记者郭超凯)一次内心的选择就是一生无悔的追求。16年警察生涯，刘亚斌长期战斗在打击犯罪的第一线，用工匠精神成就信息化破案尖兵。

　　刘亚斌生前任河北省沧州市公安局运河分局网安大队三级警长，在16年从警生涯中，他数次经历死亡考验，仅直面歹徒、短兵相接就达100余次，先后负伤20余次，累计参与破获各类案件1000余起，抓获犯罪嫌疑人800余名，为维护辖区治安稳定、服务经济社会发展作出了突出贡献。

　　2006年，在沧州职业技术学院任教3年多的刘亚斌毅然报考了警察职位。2013年，市内渤海商厦发现一枚绑在汽油桶上的定时炸弹，接到报警后，刘亚斌立即赶赴现场处置。由于商场人员集中、炸弹爆炸时间不定，他不顾个人安危，面对随时可能爆炸的炸弹，果断地用防爆毯将炸弹包裹起来，驾车转运到安全地带作进一步处理，整个案件未造成任何人员伤亡和财产损失。

　　“为了人民群众的利益，再苦再累我们都值得。”他是这样说的，也是这样做的。他以一颗赤子之心对群众、一片赤诚之心待事业，从点滴做起、从小事做起，同群众真正成为“一家人”。

　　面对日益突出的电信网络诈骗新型违法犯罪，刘亚斌认真总结电信诈骗类型及80项防范措施，通过多种形式，先后100余次为河北水利电力学院、沧州师范学院等大中院校学生和辖区群众、离退休职工，现场讲解预防电信诈骗知识，深受群众欢迎和好评。

　　他主动联系运河区26所小学，组织2.5万余名学生开展“我与家长一起学”互动活动，使每名学生成为防范电信诈骗犯罪的宣传员，由学生向家中父母、老人讲解电信诈骗防范知识。

　　刘亚斌生前常说：“破不了案对不起受害人，对不起法律，更对不起身上的警服警徽！”他始终战斗在打击犯罪、保护人民的前沿阵地，对电信网络诈骗等侵财犯罪展开凌厉攻势，坚持用证据说话，每一起案件都要办成铁案，经得起历史的检验。

　　刘亚斌 公安部供图

　　2014年初，公安部发现某网络投资诈骗团伙，犯罪嫌疑人勾结某些网络软件公司，非法开发电子交易平台软件，在互联网上虚假注册交易网站，挂靠第三方支付平台，以买卖股票、期货或者大宗商品现货交易等名义诱骗受害人投资，并通过后台程序操控交易活动，诈骗受害人大量钱财，沧州市运河区某公司具有重大作案嫌疑。

　　根据公安部要求，沧州市公安局成立“2014.3.20”网络投资诈骗专案组对案件进行侦办。刘亚斌具体负责案件侦办工作，经对案情进行仔细研究后，提出侦查方案，他带领案件侦办团队连续奋战3个月，做了大量细致工作。最终，工作组抓获犯罪嫌疑人75人，冻结涉案资金8400余万元，最大程度维护了受害人的权益。

　　参加公安工作16年来，他先后牵头研发沧州汽车租赁业管理系统和多个信息化破案技战法，形成了独树一帜的侦查思路，相继撰写、发表10多万字的案件侦破心得体会和研究文章，为攻克一个又一个重大疑难案件提供了有益参考，被誉为“铁手神探”。

　　2008年，刘亚斌通过对在逃系统的研究，发现由于当时信息化作战能力和历史条件制约，各地在开展网上追逃工作中，情报信息的互联互通不畅，导致很多在押服刑人员和取保候审的在逃人员迟迟难以到案，耗费大量的人力、物力、精力。

　　他通过比对，在全国范围内一次性比出3000多名在押或取保的逃犯，比一个中队三十年抓的人都多。省厅为此专门开展了在逃人员比对的专项行动，并将此行动常态化。

　　刘亚斌生前先后在派出所、刑警队、国保大队、合成作战中心和网安大队工作，无论在哪个岗位上，他都是严以修身、严以用权、严以律己，从未发生过一起违法乱纪问题。

　　2022年5月7日，刘亚斌突发疾病不幸牺牲。他去世后，网友在他的新闻报道中留下了1800多条留言，每一条都感人至深，每一条都催人泪下。

　　为政不移公仆之心、用权不谋一己之利、立身不忘做人之本。刘亚斌的一生，恰如他自己常挂在嘴边的话——“只有个人干净，才有做人的底气、做事的硬气、做警察的正气”。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）