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｜曾明：为何在人生“至难”，苏轼却能“图其至远”？****** 编者按： 习近平主席在二〇二三年新年贺词中，再度引用“犯其至难而图其至远”激励奋进，引发热议。此古语出自苏轼名篇《思治论》，中新社“东西问”特专访中国民族学会副会长曾明，解读为何在人生“至难”，苏轼却能“图其至远”。
中新社成都1月6日电题：为何在人生“至难”，苏轼却能“图其至远”？
——专访中国民族学会副会长曾明
中新社记者 贺劭清
“古之人，有犯其至难而图其至远者，彼独何术也？”宋仁宗嘉祐八年(公元1063年)，年仅26岁的苏轼在《思治论》中提出疑问。苏轼用自己起伏波折的一生给出答案：因“乌台诗案”被贬黄州后，他写下“天下第三行书”与千古雄文《赤壁》二赋；晚年被贬惠州、儋州，依旧乐观旷达，留下华章无数。
在人生低谷，苏轼如何从“至难”转向“至远”？历史长河中，中华民族用什么样的精神面对“至难”？中国民族学会副会长曾明近日接受中新社“东西问”独家专访，对此进行解读。
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：苏轼为什么在《思治论》提出“古之人，有犯其至难而图其至远者，彼独何术也？”
曾明：苏轼一生，元丰二年(1079年)遭遇“乌台诗案”之前为前期，元丰四年(1081年)“筑室于东坡，自号东坡居士”之后为后期，中间两年可谓大彻大悟期。他的一生，大起大落，大喜大悲，前期“桃李春风”，后期“江湖夜雨”。
《思治论》为苏轼26岁时所作，恰好是他“桃李春风”之时。当时苏轼出任大理寺评事签书凤翔府节度判官厅公事已两年，他洞察民间疾苦、了解地方行情。在文中对当时朝政“三患”，即“财之不丰、兵之不强、吏之不择”之弊，提出了要“课百官，安万民，厚财货，训兵旅”。
在《思治论》中，苏轼还提出了“古之人，有犯其至难而图其至远者，彼独何术也”一问。可见，“至难”和“至远”，在苏轼心中是辨证认识的。即世间万事万物，都可以由难转易，由小变大，由弱变强。幼树会成林，溪流终入海。他坚信只要定下心思去做，就肯定能达到目标。
四川眉山三苏祠内的苏东坡的雕像。张忠苹 摄中新社记者：苏轼提出的哪些主张，对今日中国式现代化仍有参考之处？
曾明：《思治论》全文虽只有2000余字，却清晰表明了苏轼早期的一些理念。他在文中表示，执政重民生，以人民为本；安定靠制度，讲规则规矩；太平须“活法”，应改革创新。
此外，《思治论》还提出“发之以勇，守之以专，达之以强”，其意为在目的明晰、规划周详的情况下，政策就应得到坚定不移的执行，只有这样，事业才能获得成功。
苏轼一生据“活”而变，从中看到了人世间的善。他明白“功业见于变”，认为“执一而不知变，鲜不厌者”，做到了“一”与“多”，“恒”与“变”的统一。苏轼主张渐变，而不是“突变”。苏轼“择先王之成法，而法其所以为法”的“通变”思想，今天依然值得借鉴。
位于四川眉山的三苏祠。王磊 摄在文化方面，苏轼因“活”而新，从中发现了万物的美。他深知“新”乃自成一家之根本，这在诸多诗文中有言。《书吴道子画后》论作画，说“出新意于法度之中，寄妙理于豪放之外”；《评草书》讲书法，说“自出新意，不践古人”。
苏轼通过以文为诗、以诗为词、以文为赋、以赋为文、以诗为文等做法，使新体更加成熟，旧体别开生面。比如《雪堂记》等均缀以骚体，《观妙堂记》等以对话行文，呈现赋体文的特点，前、后《赤壁赋》等，打破成法以赋为论；《庄子祠堂记》等借“记”作“论”，使文章获得更加不朽的生命力。
不拘法度，不断创新，苏轼对“活法”的创造实践，对当代中国文化艺术而言，依然具有启示。我们要创作出与时代同频共振的文艺作品，才能真正在中国式现代化中“丰富人民精神世界”，让世界亲近中华文化，促使世界读懂中国、读懂中国人民、读懂中华民族。
观众在中国美术馆内欣赏苏轼名作《潇湘竹石图》长卷。侯宇 摄中新社记者：苏轼有哪些华章，成于“犯其至难”？为什么艰难困顿之时，反而成就他艺术的辉煌？历史长河中，中华民族用什么样的精神面对“至难”？
曾明：苏轼不仅将“活法”贯通于诗文词赋、琴棋书画，甚至待人接客之中，还实践在他“一蓑烟雨任平生”的快意逍遥之中。自然中的“烟雨”，生活中的“烟雨”，仕途中的“烟雨”，在苏轼看来，都是由“至难”向“至远”转换的必由之路。
不管“大江东去”，还是“明月几时有”，惬意欢喜、磨难坎坷，苏轼始终保持积极乐观的人生态度。他在“至难”中依然能够保持从容洒脱、怡然自得的快意人生。年过六旬的苏轼被贬蛮荒之地儋州，他不绝望不怨恨，而是登高望远，享受绝美海景，“九死南荒吾不恨，兹游奇绝冠平生”。
苏轼屡遭打击，沧桑羁旅，却仍有“人生如梦”的哲思，有“江海度余生”的豁达，有“竹杖芒鞋轻胜马”的遐想。苏轼创造了一个令人神往的文化人格，包含了人性的丰富性和发展的可能性，展现了最为健全、圆融，可信、可爱、可敬的活生生的真实人生，几乎承载了中华民族对古代文人士大夫的所有期许。
观众在参观“千古风流人物——故宫博物院藏苏轼主题书画特展”。杜洋 摄从“路曼曼其修远兮，吾将上下而求索”，到“捐躯赴国难，视死忽如归”，到“苟利国家生死以，岂因祸福避趋之”，再到“红军不怕远征难，万水千山只等闲”，同样反映出，事不避难是中华民族刻在骨子里的精神密码。
中国百万年的人类史、一万年的文化史、五千多年的文明史，经历了太多风雨坎坷。面对任何“至难”，我们始终迎难而上，这与中华民族昂扬的精神境界、宽容的理想格局密切相关。事不避难难变易，胸无“至远”易变难。新年新气象，中华民族人人都心怀“至远”的目标，就没有克服不了的“至难”。(完)
受访者简介：
曾明，西南民族大学二级教授，博士生导师，四川省学术和技术带头人、四川省有突出贡献的优秀专家、四川省委省政府决策咨询委员会委员、中华多民族文化凝聚与全球传播省部共建协同创新中心民族文学与世界文学研究中心主任。2013年10月至2019年4月任西南民族大学第九任校长。主要研究领域为古代文学、文论，主持并完成国家社科基金项目“宋代诗学‘活法’说考索”等4项，出版专著6部；在《文学评论》《文学遗产》等刊物上发表论文70余篇，其中多篇论文被《新华文摘》《中国社会科学文摘》《人大复印报刊资料》摘编、转摘、全文转载。先后获省部级一等奖6项、二等奖5项。
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