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）

北京：今年朝阳区将建设升级80家博物馆******

　　原标题：大力推进“五城”建设 推动文旅事业高质量发展 今年朝阳区将建设升级80家博物馆

　　昨日（3日），政协北京市朝阳区第十四届委员会第二次会议开幕。记者从会上获悉，朝阳区将大力推进博物馆之城、阅读之城、艺术之城、双奥之城、时尚之城“五城”建设，推动文化和旅游融合、高质量发展。2023年，朝阳区将完成80家博物馆建设和提升改造，推进“博物馆进商圈”，打造“文化+商圈+旅游”联动格局。

　　全区已建成城市书屋42家

　　“2022年，朝阳区加强智慧图书馆体系建设，‘朝图预借’平台实现办卡、借阅一键完成。微阅轩、书穹格艺术馆2家城市书屋建成，目前，全区共建成42家城市书屋。”据朝阳区文旅局相关负责人介绍，朝阳区开展了114场“喜迎二十大悦读阅朝阳”主题全民阅读活动，线上线下参与人次约1032万。

　　近年来，朝阳区不断创新“阅读之城”建设模式，通过打造阅读空间、活动品牌、推广人才、协同发展、指数评估等“五个体系”，构建“15分钟阅读生活圈”，将书香洒遍朝阳各个角落，让阅读成为市民生活新时尚。目前，朝阳区已拥有80多家品牌特色书店，各类书店共计324家，数量居全市首位。

　　在设施建设上，朝阳区通过持续完善公共阅读服务网络，升级阅读环境，延长开放时间；加快推进24小时自助图书机数字化、智能化升级改造，优化空间点位分布；研究制定朝阳特色阅读空间建设标准和运营管理办法，培育一批特色鲜明、书香浓郁的示范阅读空间，形成了完善的阅读空间示范体系。

　　结合市民阅读新需求，朝阳区还探索出“馆社”“馆店”“馆校”“馆医”合作模式，建设“店中馆”特藏城市书屋，构建“阅读之城”数字平台，成立“城市阅读联盟”，引导和扶持民间阅读组织承接重大阅读项目、开展公共阅读活动，积极打造全民共建共享的阅读协同发展体系。

　　永通桥完成修缮即将开放

　　朝阳是京城大运河文化带的重要节点。2022年，作为北京著名三大古桥之一的永通桥（又称八里桥）完成主体修缮工作，预计将于今年对外开放，并完成了《通惠河漕运图卷》数字化展示项目。

　　永通桥是大运河文化带北京段最知名的古桥，已被收入世界文化遗产名录，“长桥映月”美景就源于此桥。它位于朝阳和通州交界处，始建于公元1446年，为三孔石拱桥，南北长50米、东西宽16米，中间孔高达8.5米。

　　2021年，永通桥大修工程正式启动。修缮内容主要包括局部拆砌鼓闪（错位）部位的桥身砌体；清除后做桥面沥青路面，恢复条石桥面等。永通桥桥面石板约800平方米，多年来历经数次修缮，条石的材质、大小不一。现存条石约有2000多块，最古老的有将近600年历史。本着“修旧如旧”的原则，此次修缮将桥面以及周边的条石全部还原到原位，并查阅古籍，咨询专家、学者，找到相同材质的条石贴补缺失部位，尽可能保持古桥原貌。

　　创建国家文旅消费示范城市

　　据介绍，2022年，朝阳区发布了北京首个以“博物馆之城”为主题的系列报告——《2022年朝阳区博物馆之城建设发展研究》，构筑以“六聚”为特征的现代文博事业“朝阳范式”。评定推选14家博物馆之城建设示范单位，扶持补贴18家非国有博物馆发展，培育4家类博物馆。全力推动朝阳区多层级博物馆协调发展。实施博物馆五进工程，启动遇见博物馆、博物馆进商圈等文化活动，打造沉浸式、共享型、多元化的朝阳商圈文化空间，提升文博惠民公共服务水平。

　　在此基础上，2023年，朝阳将继续推进“博物馆之城”核心区建设，推进实施《朝阳区博物馆之城建设方案》，完成80家博物馆建设和提升改造。开展策展人培训，高质量推进“博物馆进商圈”项目，打造“文化+商圈+旅游”联动格局。

　　2023年，朝阳还将创建国家文化和旅游消费示范城市，深化夜间文化和旅游消费集聚区建设，继续开展文旅融合“三十工程”。完善文旅融合发展的市场服务体系，以文旅消费街区、地标等建设为依托，完善提升旅游购物场景吸引力和竞争力。在朝阳已有的各类资源基础上，通过数字技术与媒介，激活城市文旅消费，推进文化生态和谐共生和可持续发展。（赵婷婷）