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)
《回来的女儿》:国产悬疑网剧叙事缺陷的一个缩影******
作者:郑焕钊
作为“迷雾剧场”的新一季剧集,《回来的女儿》的开播引发了观众的关注与热议,因其剧情的“烧脑”与演员表演的在线而备受吹捧,甚至高赞“迷雾剧场回归”。但剧集过半,后续剧情的松垮与叙事的合理性遭遇观众质疑,导致口碑不断下滑,收官时豆瓣评分降至及格线。可以说,《回来的女儿》难逃“迷雾剧场”原创悬疑网剧口碑前高后低、观众期待落空的命运,而其叙事缺陷也成为国产悬疑网剧深层次问题的一个缩影。
如果从2017年《无证之罪》算起,以“迷雾剧场”为代表的国产悬疑网剧已成为一个颇具细分类型的网剧类型。得益于欧美日悬疑影视作品的类型模式的发展,以及紫金陈小说原作的文学基础,还有一批具有欧美影视专业背景的导演的加入,国产悬疑网剧掀起了创作的热潮:在《无证之罪》《白日追凶》引发观众期待之后,2020年《隐秘的角落》《沉默的真相》的火爆与高口碑更奠定了“迷雾剧场”的行业剧地位,催生悬疑剧投资制作的热潮。然而此后,《再见那一天》《八角亭迷雾》《谁是凶手》《致命愿望》《淘金》等剧集,尽管聚集了不容小觑的演员阵容、制作团队,但悬疑叙事本身存在的缺陷,导致“迷雾剧场”原创剧本的探索之路并不顺利,呈现出原创国产悬疑网剧整体性的行业困境。
从总体上看,包括“迷雾剧场”在内的国产悬疑网剧走的是一条“悬疑+现实”相结合的“社会派”推理的叙事模式。这种选择,既与本土影视剧现实题材的政策倡导有关,也是网剧制作者试图打破类型界限,以现实话题性进行受众破圈的传播策略。而在更深层次上,凸显家庭人性与社会议题的题材性,也是本土影视剧一贯的文化惯例。因而在“犯罪”“悬疑”的标签之下,“迷雾剧场”的大多数剧目凸显原生家庭、社会权力等所带来的人性罪恶。比如《隐秘的角落》《八角亭迷雾》《非常目击》《十日游戏》等都涉及中国人特别关切的家庭关系问题。与注重侦探解谜过程的硬推理不同,社会派推理悬疑剧更注重社会性因素与人性问题的深度融合,其解谜过程在于一步一步展现深层次的人性罪恶,更注重在特定时代语境下全员作恶的深层社会问题。比如《沉默的真相》所揭示的社会与权力体系。这就意味着,这种社会性的问题意识与叙事性的悬疑谜题之间是一种紧密的结合:需要在“抛谜-解谜-揭谜”的叙事过程中,构建扎实的细节、情节与人物行为的合理性与逻辑性,使类型叙事与社会问题获得深层次的融合。以此衡量,《回来的女儿》就颇具代表性地暴露出本土悬疑网剧所共同面临的叙事缺陷。
《回来的女儿》仍旧是一部以家庭悬疑为主题的社会派推理网剧。剧集以1997年的中国西南部因三线建设而发展起来的潭岭县为背景,讲述介山福利院收养的少女陈佑希,因在县化肥厂办主任李承东家做居家保姆的好友小秀在发现李家秘密后离奇失踪,为寻找小秀失踪之谜,逃离福利院来到潭岭,并假装李家失踪多年的女儿李文文潜入李家寻找线索。剧集以陈佑希作为“闯入者”的视角,在小秀的“准男友”程威的帮助下,通过与其“妈妈”廖穗芳、“爸爸”李承东、廖穗芳的情人王重江等人的多重角力与周旋中,逐渐发现李家诸人的秘密与罪恶。作为一部家庭悬疑剧,《回来的女儿》着重聚焦于由命案所牵涉出来的家庭成员之间复杂的情欲人性之间的博弈,人物如何在各种人性动机与行动中所构成的“猎者”与“猎物”、强者与弱者之间关系的不断反转:作为“闯入者”的陈佑希看似掌握主动,实际上其身份底细与行动皆在廖穗芳的掌握之中;而在婚姻关系中弱势的丈夫李承东为留住廖穗芳表现得十分卑微顺从,实际上恰恰是心机最深的作恶者;而精神弱智的李文卓看似善良无力,是否是真正的杀人凶手……剧集由此带来关于究竟是谁杀死小秀、李文文死亡之谜以及李文卓究竟是真傻还是假傻等疑问。梅婷饰演的廖穗芳看似柔弱背后的冷静与情欲、王砚辉饰演的李承东表面老实、卑微而实则阴险的复杂性格,使这种人物之间的反转关系与命案背后的人性隐晦层面得以较好的呈现。
然而,与“迷雾剧场”其他的社会派推理悬疑剧类似,《回来的女儿》存在三个明显的叙事缺陷,使演员精湛的表演与人物关系反差所建构的叙事张力仍无法拯救其口碑命运:
首先,作为社会派推理的悬疑剧,其现实问题意识没有深入到叙事的内在肌理,停留在表层的时代氛围与浅层的心理意识层面,未能成为深层次人物行为动机的一部分,而正因此表现出一种典型的“时代装饰感”弊病。尽管导演吕行自己强调创作的类型化与问题意识,并且发文强调其叙事中着力要表现1990年代末中国社会存在的集资潮、三线建设与下岗潮、收容遣送制度、气功热等背景对于其时人物心态命运的关系,但从剧集叙事来看,这些并未能真正形成其叙事深层次的逻辑,也未能成为线索的构成部分。剧中最重要的背景可以说是化肥厂的衰落与工人下岗,这构成李承东心理失落的时代背景,以及脆弱的“自豪感”(作为厂长红人用以在廖穗芳面前炫耀),但真正构成他与廖穗芳之间的问题还是在于他的欲望与廖穗芳对他没有爱情之间。同样,与他构成情敌的王重江背后所牵涉的财富发家的社会语境,以及其复杂关系(如何从化肥厂出来,经历了什么,为何人们趋附集资,又如何出事)如何对三人之间的关系构成影像,在剧中语焉不详,没有给予交代与呈现,更没有进入叙事的脉络之中。王重江情节线及其背后的社会性问题意识的弱化,最终难以支撑起导演的意图与叙事背景所可能带来的叙事意义,而最终沦为一种简单的背景装饰。
其次,作为类型化叙事,无论是社会派推理还是本格推理,都需要遵循“谜题的抛出——证据的显现——谜底的揭示”贯穿一体的基本逻辑,使剧情的进展与观众的参与形成一种相互追逐的智性角力,但《回来的女儿》存在着明显的“谜题丢失”的问题,导致叙事进展与观众参与之间的割裂。在剧情的前半段,《回来的女儿》抛出了至少4个谜题:(1)猴面具男的身份之谜;(2)小秀离开或死亡之谜(是否离开?小秀的真实人格是什么?小秀是谁杀的?小秀怎么死的?小秀的尸体如何处理?)(3)李文卓是否真的烧坏脑子以及是否杀人之谜;(4)李文文的失踪与死亡之谜等等。这些问题都导向一种“全员作恶”的指向,也使一个时代语境背后的人性之普遍罪恶的批判性成为观众期待的主题的可能建构。然而,剧集抛出了问题之后,情节不断翻转,问题焦点不断变化,而对于最初抛出的谜题,竟以一种毫不费力、与叙事剥离的方式来揭示谜底:比如猴面具男只不过是一个流闯犯,并巧合地揭示了李文文死于洗衣机的谜。而为何猴面具男每次出现的时候李文卓也在场?又比如,小秀究竟是一个怎样的人,她的死与其真实的人格之间是否具有关系?……这些疑问在剧中都没有给出清晰的答案。剧集尽管给出很多零碎的线索,但王重江的正面性格与轻巧死亡,导致大量冗余细节与情节的无效。而最终以李承东一人作为作恶与承罪主体,也与观众对于全员作恶的猜想背道而驰,极大地削弱了叙事的智性与主题的深度。
第三,从悬疑叙事的层面上,叙事合理性是悬疑剧成功与否的最关键因素,细节、情节与人物性格的合理性构成悬疑叙事合理性三个关键要素,但《回来的女儿》在这三个方面都存在着明显的合理性缺陷。比如廖穗芳到程威奶奶家找陈佑希的东西,一眼瞥向墙上程威父母的照片这一细节,就与叙事没有必然的关系;作为精神病院的病人,萌萌是如何获得精神病院的钥匙自如出入也令人质疑;而在一部依靠扎实的现实细节支撑的悬疑剧中,以“飞走的蝴蝶”三次出现来作为李文卓与李文文关系的确认细节也显得突兀。在情节合理性上,备受诟病的是为何王重江家可以任人自由出入,以至于程威可以两次潜入偷换化验血液以及偷走录像带;而廖穗芳在看到DNA报告上明显作假的报告时为何如此平静?更进一步,从性格上,如此精明细心的廖穗芳在最后一集去往公安局之前毫无防备地喝下李承东的毒汤?而陈佑希既能洞察李承东撒谎承认杀死小秀却在李文卓说自己掐了小秀后如此失控?等等,都使观众困惑不解,这种细节、情节与人物性格的前后割裂,正是对叙事合理性的严重损害。
《回来的女儿》的上述问题,正是“迷雾剧场”原创悬疑网剧所存在的共性问题。在没有紫金陈原著小说改编的情况下,原创性的社会派推理悬疑叙事剧本的创作,及其深层次的社会问题意识的叙事融入、类型化谜题叙事的建构与逻辑合理性的扎实构建,都是考验本土悬疑网剧创作的关键性问题。而如何摆脱“时代装饰感”而让人性罪恶问题获得深度的社会性表征、如何避免“谜题丢失”而让悬疑叙事得以形成观众参与的叙事张力,以及如何透过逻辑贯通的多层次合理性让悬疑叙事获得坚实的细节支撑,从根本上决定本土原创悬疑网剧能走多远。
(作者郑焕钊系暨南大学文学院副教授)