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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）
从主厨到自创品牌：台湾面包冠军林育玮北京再出发******
中新社北京1月31日电 题：从主厨到自创品牌：台湾面包冠军林育玮北京再出发
中新社记者 李晗雪
2013年，当多数大陆消费者还闻所未闻“软欧包”、也尚不习惯以更高价格购买“不过是早点”的面包，以原麦山丘为代表的烘焙品牌横空出世，一度掀起“跨城代购”的热潮。当时的行政主厨、台湾地区面包大赛冠军林育玮，曾是原麦山丘品质保证的金字招牌。他从2012年便自台湾搬到北京加入原麦山丘，参与其初创到成熟的过程；但在2019年，林育玮选择了离开带来过无限风光的原麦山丘，自创烘焙品牌，重新出发。
资料图为林育玮制作面包。 中新社发 㞭客烘焙 供图林育玮近日接受中新社记者专访，聊起从初来北京到自创烘焙品牌的十年经历。
在原麦山丘工作的几年，林育玮从零开始熟悉大陆市场，了解到消费者希望吃到无香精色素的“原始”面包，他也是因此开发出“返璞归真”的软欧包产品。那时很多消费者关注到原麦山丘，正是因为这类“质朴面包”的稀缺性。
随着这种新烘焙标准的树立，几年间，大陆烘焙市场有了明显变化和成长，以店内新鲜烘焙与优质健康食材为卖点的手工面包店越来越多，“懂面包”的消费群体越来越大。林育玮认为，这是市场优化的标志。
资料图为㞭客烘焙店内陈列的烘焙产品。 中新社发 㞭客烘焙 供图林育玮表示，随着原麦山丘成长为成熟品牌，相应地不易再作太多新的尝试与改变；但作为面包师，他希望不断研究开发各类面包甜点，也希望消费者对他有新的了解。因此，2019年与原麦山丘合约期满时，他决定突破自己，重新创业。
2020年，林育玮与合伙人筹备自创烘焙品牌。这一次，他的身份从主厨变为创始人，这意味着除了产品研发，还要承担成本控制、人员培养等管理工作，压力更大。但过去八年积累的人脉与顾客群，给了他自立门户的底气。2021年8月，林育玮与合伙人在北京751艺术区开启了第一家“㞭客烘焙”。
资料图为㞭客烘焙的店铺。 中新社发 㞭客烘焙 供图㞭客的“㞭”字，巧妙化用了店铺所在的大山子社区名称，同时也是诚意“待客”的谐音。新店主打高品质吐司，同时售卖从欧包、曲奇到甜点几乎全品类的烘焙产品。对林育玮来说，这是一个更能实现想法的空间。他将面包作为一种生活方式分享给顾客，比如鼓励大家探索白吐司的100种吃法。他几乎每天都去店里，与顾客聊聊天，大部分时间则泡在厨房。
2021至2022年的疫情起伏，对新开业的店铺有更大的挑战。林育玮坦言疫情期间损失很重，但并未改变他在北京创业的信心，因为“消费者记得我们”。许多老顾客从他在原麦山丘工作时就一直喜爱他的产品，“㞭客”开张后也继续光顾；有住得远的顾客团购下单，还有顾客疫情中买一大单面包囤在家里。忠实顾客的支持和正向反馈，让他相信难关会过去。
在北京经营烘焙的压力，慢慢转为动力与活力。林育玮说，北京的生活步调是有点快，但对服务业来讲是好事，因为业者需要不断随之更新迭代、寻找新的商业资源。另一方面，他在北京结交到许多烘焙师朋友，大家定期聚会、探店，并且彼此间并不觉有竞争关系，反而是互相分享技术、讨论产品改进，“因为北京够大，大家各有各的特色与顾客群”。
资料图为林育玮制作面包。 中新社发 㞭客烘焙 供图“在北京生活很充实，现在回台湾像是休假。”今年春节，林育玮回台湾过年，也是在历经疫情中的创业初期后，有机会沉淀下来、思考未来发展。他对疫情后的大陆市场很乐观，今年打算去更多城市考察学习，同时还准备拓展新店，呈现更丰富的产品。他说，㞭客不会满足于做一间服务地方的精致小店，“未来，我们会朝着连锁专卖店去突破。”(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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