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来源：大众彩票论坛2024-03-09 17:48

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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）

应急管理部发布2021年全国十大自然灾害******

　　中新网1月24日电据应急管理部网站消息，应急管理部近日发布2021年全国十大自然灾害，河南特大暴雨灾害、江苏南通等地风雹灾害、青海玛多7.4级地震在列。

　　2021年，我国自然灾害形势复杂严峻，极端天气气候事件多发，经应急管理部会同工业和信息化部、自然资源部、住房城乡建设部、交通运输部、水利部、农业农村部、卫生健康委、统计局、气象局、银保监会、粮食和储备局、林草局、中国红十字会总会、国铁集团等部门和单位对2021年全国重大自然灾害事件会商核定，全国十大自然灾害如下：

2021年7月25日，河南新乡，多支救援力量在当地受灾较为严重的小朱庄开展救援工作。资料图为救援人员在小朱庄转移民众。中新社记者崔楠摄

　　一、7月中下旬河南特大暴雨灾害

　　7月17日–23日，河南省遭遇历史罕见特大暴雨，全省平均过程降雨量223毫米，有285个站超过500毫米；有20个国家级气象站日降水量突破建站以来历史极值，其中，郑州、新密、嵩山站均超其历史日极值1倍以上，郑州气象观测站最大小时降雨量(20日16–17时，201.9毫米)突破我国大陆有记录以来小时降雨量历史极值。多条河流发生超警以上洪水，郑州、新乡、鹤壁等多地遭受特大暴雨洪涝灾害，受灾范围广、灾害损失重、社会关注度高。灾害造成全省16市150个县(市、区)1478.6万人受灾，因灾死亡失踪398人，紧急转移安置149万人；倒塌房屋3.9万间，严重损坏17.1万间，一般损坏61.6万间；农作物受灾面积873.5千公顷；直接经济损失1200.6亿元。

　　二、黄河中下游严重秋汛

　　2021年入秋后，冷暖空气在黄河中游持续猛烈交汇、带来连续降雨，黄河流域9月份平均降水量179毫米，为1961年以来历史同期最多，造成黄河中下游发生1949年以来最大秋汛，中游干流9天时间连续发生3次编号洪水，支流洛河、汾河水位或流量超历史实测记录，黄河中下游河道高水位、大流量行洪持续同期一个月，山西、陕西、河南、山东等省局地洪涝灾害严重，造成4省32市232个县(市、区)666.8万人受灾，因灾死亡失踪41人，紧急转移安置46.7万人；倒塌房屋4.6万间，不同程度损坏17.5万间；农作物受灾面积498.6千公顷；直接经济损失153.4亿元。

　　三、7月中下旬山西暴雨洪涝灾害

　　7月10日–23日，山西省先后出现10日–11日、18日–23日两轮强降雨天气过程，间隔时间短、累计雨量大，引发严重洪涝灾害，造成晋城、忻州、长治等10市47个县(市、区)61.2万人受灾，因灾死亡失踪35人，紧急转移安置7.4万人；倒塌房屋2.1万间，不同程度损坏5.7万间；农作物受灾面积51千公顷；直接经济损失82.8亿元。

　　四、8月上中旬湖北暴雨洪涝灾害

　　8月8日–15日，湖北省部分地区出现强降雨，其中，11日–12日湖北襄阳和随州出现大到暴雨，局地特大暴雨，最大日雨量为随县柳林519毫米，引发严重洪涝灾害，造成随州、襄阳、孝感、黄冈等11市(州)58个县(市、区)和神农架林区158万人受灾，因灾死亡28人，紧急转移安置5.7万人；倒塌房屋1100余间，不同程度损坏1.7万间；农作物受灾面积126.5千公顷；直接经济损失31.2亿元。

　　五、4月30日江苏南通等地风雹灾害

　　4月30日，江苏沿江及以北大部地区遭受大风、冰雹等强对流天气袭击，南通沿海局地风力达13–15级，最大风速达47.9米/秒(15级)，多地大风观测突破建站以来历史极值，引发严重风雹灾害，造成南通、泰州、淮安等8市36个县(市、区)2.7万人受灾，因灾死亡失踪28人，紧急转移安置3100余人；倒塌房屋397间，不同程度损坏1.3万间；农作物受灾面积11千公顷；直接经济损失1.6亿元。

　　六、8月中下旬陕西暴雨洪涝灾害

　　8月19日–25日，陕西省部分地区出现强降雨过程，其中，陕南地区暴雨持续时间长、影响范围广、累计雨量大、局地降水强度强，引发严重洪涝灾害，造成西安、汉中、安康、商洛等9市49个县(市、区)107.2万人受灾，因灾死亡失踪21人，紧急转移安置9.9万人；倒塌房屋2700余间，不同程度损坏2.4万间；农作物受灾面积26.6千公顷；直接经济损失91.8亿元。

　　七、11月上旬东北华北局地雪灾

　　11月4日–9日，我国大部地区出现寒潮天气过程，降温幅度大、雨雪范围广、极端性强，综合强度指数为1961年以来第四强，降温幅度超过16℃的国土面积达101万平方公里，华北、东北等地普降暴雪或大暴雪，局地出现特大暴雪，东北三省和内蒙古局地雪情较重。低温冷冻和雪灾造成内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江等9省(区、市)35.1万人受灾，因灾死亡7人(建筑物、树木倒压所致)，农作物受灾面积19.3千公顷，大量农业大棚、牲畜棚舍、简易工业厂房倒损，直接经济损失69.4亿元。

　　八、云南漾濞6.4级地震

　　5月21日21时48分，云南大理州漾濞县(北纬25.67度，东经99.87度)发生6.4级地震，震源深度8公里，此后发生多次5级以上余震。地震造成大理、临沧2市(州)13个县(市)16.5万人受灾，因灾死亡3人，紧急转移安置2.8万人，倒塌房屋1854间，严重损坏1.9万间，一般损坏7.5万间，交通、道路、市政、教育等设施不同程度受损，直接经济损失33.2亿元。

　　九、2021年第6号台风“烟花”

　　2021第6号台风“烟花”于7月25日12时30分前后，在浙江舟山普陀区沿海登陆，登陆时中心附近最大风力13级(38米/秒)，26日9点50分在浙江平湖市沿海以强热带风暴级(10级)再次登陆，30日晚8时停止编号。“烟花”具有移动速度慢、陆上滞留时间长、风雨强度大、影响范围广等特点，造成浙江、上海、江苏等8省(区、市)40市230个县(市、区、旗)482万人受灾，紧急转移安置143万人；倒塌房屋500余间，不同程度损坏8300余间；农作物受灾面积358.2千公顷；直接经济损失132亿元。

　　十、青海玛多7.4级地震

　　5月22日2时4分，青海果洛州玛多县(北纬34.59度，东经98.34度)发生7.4级地震，震源深度17公里，此后发生数次余震，最大余震5.1级。地震造成果洛、玉树2州7个县11.3万人受灾，19人受伤，紧急转移安置10.8万人，倒塌房屋1039间，严重损坏7600余间，一般损坏5万间，部分道路、桥梁等基础设施损毁，直接经济损失41亿元。

　　（文图：赵筱尘巫邓炎）

[责编：天天中]

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