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）

在这里，智慧生活触手可及******

　　【乌镇聚焦】

在这里，智慧生活触手可及

——2022年世界互联网大会“互联网之光”博览会体验

光明网记者 孔繁鑫 邱晓琴 李政葳

　　数字时代，未来的智能生活是什么样？每年的“互联网之光”博览会，都聚集了各式各样的新技术、新产品、新应用，堪比一场互联网界的“嘉年华”。11月8日，作为2022年世界互联网大会乌镇峰会的重要组成部分，“互联网之光”博览会如约而至。

　　“一件件令人目不暇接的数字产品，一项项令人先睹为快的‘黑科技’，就是中国与世界各国企业相互携手，建设数字中国、数字社会的‘互联网之光’……”在博览会开幕式上，浙江省副省长卢山这样说。

　　今年博览会设置了展览展示、新产品新技术发布、人才相亲会三大板块，共有40个国家和地区的400余家中外企业参展。通过“线下实景+线上云展”的方式展示，并首次开设了“互联网之光云展厅”，利用3D、虚拟现实技术，打造沉浸式、365天不落幕的“线上云展”。

　　“飞艇无人机”由浙江省桐乡市乌镇鹰航科技有限公司自主研发，通过将飞艇技术和无人机技术相结合，让其既能在空中保持足够的机动能力，又能长时间进行空中作业。该产品可广泛应用于直播拍摄、巡查测绘、应急通信等场景。光明网记者 赵金悦摄/光明图片

　　科技向善惠及民生

　　“互联网+”正在改变着人们的衣食住行。近年来，新能源汽车日益普及，也加大了人们对充电桩的需求。博览会现场，一辆可以随停随充、无忧续航的智能移动充电桩，吸引了不少“有车一族”的围观。

　　这款名为“闪电1.0”的充电桩由宁波中意摩源新能源科技有限公司研发。技术工程师李铁介绍，用户可以通过小程序一键呼叫充电桩，接单后充电桩将自动行驶至车辆旁，平均半个小时即可完成充电。据了解，这款充电桩将在上海浦东机场首先投入运营。

　　在国家医疗保障局展台区域里，来自浙江、河北、海南等地的“村医通”智能终端、互联网医院等案例在这里集中展示。“当地3000多个村卫生室都配备了基层智慧医保平台，村民只需简单几步，就可以完成就医费用结算、医保缴纳等。”海南省医保局信息办主任王衍说。

　　外卖骑手安全问题一直备受关注。博览会现场展出的一款智能头盔，运用物联网、大数据、人工智能等技术，在设计中加入了传感器和硬件模组，可以有效帮助骑手识别风险。“如果骑手摔倒或受到撞击，头盔会启动SOS模式，可以向紧急联系人发送骑手位置坐标短信。”现场工作人员介绍。

　　“之江天目”异构智能计算机是之江实验室研发的全球首台基于开放计算规范的千卡规模液冷智能计算机，该计算机可支撑超千亿参数巨量模型的高效、并行训练。光明网记者 潘迪摄/光明图片

　　数字医疗、移动充电、智能头盔，这些仅仅是博览会上技术惠民的缩影。展区内各类新技术、新产品琳琅满目，不仅亮眼、炫酷、新潮，还深度融入人们生活当中，让科技魅力彰显人性温度。

　　新技术护航网络安全

　　对准镜头、张嘴摇头……摄像头在捕捉到观众动作后，屏幕上原本静态的人像瞬间“动”了起来，动作幅度与真人几乎完全一致。在瑞莱智慧展位上，技术人员现场演示了黑客如何利用“AI换脸”破解线上银行的人脸核验系统等场景。

　　“这背后采用了深度合成技术，要警惕被黑产分子用于新型诈骗。对此，我们可以利用技术创新、技术对抗等方式，持续提升、迭代深度合成检测能力，推动深度合成技术的健康发展。比如，扩展深度合成溯源、深度合成鉴定等。”相关技术人员这样建议。

　　随着互联网应用的不断发展，网络安全风险已经成为不可忽视的问题。在安恒信息展位上，摆放着各类大会上的纪念“火炬”。从北京奥运会、武汉军运会，到杭州亚运会、成都大运会，诸多大型活动都有安恒信息网络安保服务的身影。

　　国家电网展示的“水下电缆巡检机器人”主要用于湖泊、河流等水域水下电缆故障巡视和定位查找工作，最大潜入深度可达150米。光明网记者 赵金悦摄/光明图片

　　“我们通过建立云端7×24小时托管服务，使本地的报警数据上传云端，让身处云上的网络安全专家掌控全局动态，可以及时远程接入处置安全警报，有效护航中小企业网络安全。”安恒信息高级副总裁郑赳说。

　　在展会过道上，记者遇到卡巴斯基大中华区总经理郑启良，聊起近年来备受关注的勒索软件问题。“与普通网络病毒相比，人们应对勒索病毒攻击需要长期跟踪溯源。近年来，卡巴斯基逐渐打造以预测、防御、响应、检测四大模块为基础的自适应安全体系，可以做到快速响应新兴勒索软件。”郑启良说。

　　数字化赋能低碳生活

　　实现碳达峰、碳中和目标，科技创新至关重要。记者在逛展时发现，博览会现场设置了“数字双碳”主题展区。在这里，参展单位带来了多项低碳环保技术，为节能减排提供创新解决方案。

　　数字化如何应用于电力系统？在国家电网展台大屏幕上播放了不少可借鉴案例。比如，为提高光伏发电利用效率，国家电网桐乡市供电公司联合国电南瑞科技研发“光伏伴侣”装置，在桐乡当地得到率先应用。

11月8日，“互联网之光”博览会开幕。光明网记者 赵金悦摄/光明图片

　　该公司党建部副主任曹鑫说，桐乡市高桥街道楼下角村太平台区应用“光伏伴侣”装置后，最高相电压与台区出口端电压比由8.86%下降到1.68%，相间电压平衡水平提高了5倍多。“希望搭载这一技术插件接入楼宇电力系统，可以实现楼宇空调温度的自动调节。”

　　网上点餐时，你是否会选择“无需餐具”？出行时，你搭乘公共交通的概率有多少？通过阿里巴巴的“88碳账户”体系，人们日常生活中的减碳量可以被计算清楚。在阿里巴巴展台，现场数据显示，仅在今年“618电商节”期间，淘宝天猫平台中高效能消费电子商品成交订单对应减碳量就达15.3万吨，人们低碳生活习惯逐渐养成。

　　在接下来的三天里，博览会现场还将推出“互联网之光发布厅”品牌，遴选优质内容进行新技术新产品首发、理论成果首发和特色场景发布。中国产品主数据标准生态系统、智能车载创新解决方案、2022年长三角新型信息消费示范成果、2022年浙江数据开放创新应用大赛获奖成果等将重磅首发。此外，还将升级打造人才相亲会品牌，以“云聘会+人才空中宣讲会+产业人才发展大会”形式，进一步释放展会红利。

　　《光明日报》（ 2022年11月09日 09版）

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