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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）
这群从大凉山走出的女孩儿，希望用棒球改变命运******
四川省凉山彝族自治州美姑县千哈村，距离首都北京1755公里。在地图上，搜索不到前往千哈村的公共交通路线。村子周边，围绕着一座座山，每一座都有着颇具神秘色彩的名字。
这里是阿余女子的老家，有着近乎原始的自然风貌，和大城市无法比拟的清新空气。但与此同时，险峻的环境，也给当地人的生活平添诸多烦恼。
阿余女子在老家。受访者供图过河
3月中旬的四川，春意渐浓。而阿余女子现在居住的北京，还是有些凉意。
2019年，孙岭峰带领着强棒天使爱心小分队来到大凉山挑选学员，女子是帮他们带路的人。村里有些家长不会说普通话，女子还做起了彝语翻译。这一切，孙岭峰都看在眼里。
孙岭峰曾是棒球国手，参加过北京奥运会。2015年，他创建了强棒天使棒球基地，基地坐落在北京，目前共有68个孩子。基地的许多孩子们，原生家庭多少都有些问题。
女子在老家。受访者供图。即使已经去过许多偏远地区接孩子，但那次的大凉山之行还是格外艰难。一路上，山路曲折蜿蜒，多亏女子帮忙，小分队才能安全到达目的地。
走山路，是女子日常生活的一部分。她说每天上学的路都好像在探险，全程都是盘山路，还要经过一条河。如果遇到了雨天，上学的路会变得愈发惊险。
女子家里有个妹妹，还有两个哥哥、两个姐姐。两个姐姐都没上过学，现在在外地打工。女子身材瘦瘦高高的，说话声音不大，看起来很安静。
她说：“我也想上大学，我也想走出大凉山。”
女子在老家。受访者供图。2020年第二次走进大凉山，孙岭峰再次见到女子。那时的女子已经14岁了，一般来说，基地不会接收年龄这么大的孩子。但孙岭峰还是决定把她带回北京，因为他怕这么好的孩子，过几年就要告别校园嫁为人妇，“那样就毁了，一下就完了。”
阿余女子再不用担心上学的路上要过的那条河，或许这一次，她迈过的是人生中最重要的那条河。
朗诵
孙岭峰的棒球基地位于北京通州区，距离市区40公里。此前，因为拆迁等原因，基地已经搬了三次家。基地里男生宿舍和女生宿舍在不同区域，中间隔着个图书馆。宿舍里是统一的上下铺，衣柜和桌子也都是一样的。
不同的是男生是铁架床，女生是实木床，男生的被褥是简单的灰色条纹，女生的却有漂亮的小碎花。女生宿舍的储物柜里有毛绒玩具，墙上还贴了卡通墙贴。孩子们每天上午补习文化课，下午练棒球。
棒球基地的女生宿舍。李霈韵 摄离开家乡之后，阿余女子看到了一个更大的世界。
3月12日，女子和其他9个小伙伴一起，登上了2022年杭州亚运会首批优秀音乐作品发布的舞台。她们略显紧张地高声朗诵，和她们一起表演的，是国际知名钢琴演奏家郎朗。
这次孩子们是乘飞机去的杭州，在机场，她们穿着统一的队服，排队前进，边走边忍不住好奇地东张西望。女子牵着年龄更小的女队员，现在的她，是女队的领队。
基地的25个女孩全部来自大凉山，孙岭峰给这支女子棒球队取名叫做索玛花队。索玛花，就是彝语的杜鹃花，很多人也称之为映山红。映山红是一种喜阳的植物，在充足的阳光下，会越长越好。
棒球基地的女孩。李霈韵 摄按照孙岭峰的计算，从把孩子接到基地，一直到她们进入社会，每个孩子平均要花费几十万。“有男孩队伍了，如果再加个女孩队伍，成本绝对不是1+1，而是1乘以N”。
最开始，孙岭峰只是有组建女队的想法，但没有落实。直到他走进大凉山。“到了那个地方，我真的觉得，不能不做这事。”孙岭峰说。
击球
到基地训练过一段时间后，阿余女子晒黑了些，相比于刚来的时候，脸颊上也多了点肉。
女子在训练中。受访者供图而她在家乡的朋友们，有些同龄的女孩还在学习，但有些也已经走上了不同的人生轨迹。
近些年来，在国家扶贫工程的帮助下，大凉山在快速发展当中。但过往教育的缺失，使得一些人在与外界交流时要困难许多，女子的家人就是这样。
她的爸爸今年51岁，妈妈今年52岁。“我家里人没学上，就没有文化，啥都不懂，连个名字都不会写，出去跟有文化的人谈不上来。有文化了，才能有更好的未来。”女子如是说。
现在，她有希望成为家里最有文化的人。由于比其他孩子年龄大，女子学的东西比别人要难。教练特意给她买了学习机，有时她会一个人在宿舍学习。
阿余女子。受访者供图而身为棒球女队的领队，女子说，自己想带着那帮“小的”一起拿世界冠军。
“我每天算着，我读大学的时候爸爸妈妈可能几岁啦。晚上睡不着的时候，就会算这些。”
基地的25个女孩，有些家境贫困，有些甚至家庭残缺。她们走出大凉山，希望通过学习知识、练习棒球改变命运。
当然，也有想家的时候。住在一个宿舍的女孩们，如果有一个说想家了，可能也会勾起其他人的乡愁。她们会搂在一起，度过这样有些难过的时光。而更多的时候，她们笑在一起、闹在一起。
棒球基地的女孩们。李霈韵 摄女子来到北京之后，姐姐曾给她写信，里面说：你学到知识一定要传到农村里来，祝你成为世界冠军。
她告诉记者，姐姐的话，会一直印在她心里。(作者 王昊)
（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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