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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）

《山海奇幻夜》：一览瑰丽东方之美******

　　作者：钟　玲

　　奇幻东方之美，始于山海。

　　在《山海经》光怪陆离的世界里，奇特的珍禽异兽、神秘的上古英雄，与山川湖海、奇花异草，共同构筑了一个“东方源宇宙”。

　　一部上古奇书，极尽古人对世间最旖旎的想象。1月14日北方小年夜，以《山海经》为主题的国风幻境音乐晚会《山海奇幻夜》，将在优酷、河南卫视与观众见面，“实现”数千年来人们对自然天地的浪漫神想。

　　自2021年《唐宫夜宴》火爆出圈开始，河南卫视在两年的时间里，又陆续打造了《芙蓉池》《纸扇书生》《洛神水赋》《墨舞中秋帖》等一系列创新传统文化的特别节目。此次与优酷合作推出的《山海奇幻夜》，将目光聚焦在传说奇著《山海经》，在舞台上重现了那个古老又遥远的山海世界，于神灵异民、珍禽奇兽、灵草嘉木的交相辉映中，铺展出一幅瑰丽的诗意长卷。

　　题材的突破和视听的创新，追寻传统文化新表达

　　张予曦的歌曲《春意晚》，歌颂美好的爱情；S.I.N.G的歌曲《红莲》，展现巾帼不让须眉的侠气；萨顶顶的歌曲《鱼跃而上》，传达鱼化鲲鹏意象之美；裁缝铺的《神树·琴侠》，寻觅《山海经》神树传说与三星堆的千年“邂逅”……

　　《山海奇幻夜》分别以兔飞猛进、万狮如意、年年有鱼和美年腾达4个篇章，由玉兔、醒狮、吉鱼、喜鹊四种瑞兽引出不同的祈福舞台，以传递瑞兽背后的美好寓意。

　　除此之外，《山海奇幻夜》还选取了三个维度的符号来进行内容创作，神兽符号、故事符号、山海奇幻世界的视觉符号。这些符号的体现运用涵盖到剧本、服化、音乐制作的方方面面。《山海奇幻夜》还在共享潮年主题的贯穿之下，以三个逻辑线索，勾画中国人亘古不变的传统新年祝愿——

　　“乐在一起，祈佑新年”，主持人在年夜饭中相聚，聊新年、侃瑞兽、开年符；“乐见山海，瑞兽送福”，不同的瑞兽故事引出不同的舞台节目，艺人登场送出新年祝愿；“乐享当下，国潮生活”，邀约年轻一代山海达人，追寻传统文化在现代生活中的有趣表达。

　　一条“山海奇幻街”和一座“山海火锅店”，汇聚国内知名的“90后”山海匠人，《山海奇幻夜》以更年轻、更国潮、更烟火的方式，与观众一起迎接新年。

　　音乐+故事的高度融合，映射奇幻东方之美

　　吴克群的《夸父追日》、萨顶顶的《鱼跃而上》、刘宇的《神想·山海入梦》……沉浸式、虚实结合的幻美盛景穿越天地、日月、山川，那些动听的音乐，通过《山海奇幻夜》的舞台，以“新姿”谱写了包罗万象的山海魅力。

　　夸父的壮志能在摇滚中呐喊，九尾的妩媚也可在情歌中妙曼，应龙的不畏更能在说唱中张扬……能想象得到吗？那些《山海经》里传奇的英雄与神兽，竟在现代国潮音的诠释下，有了新形象，有了新样貌。

　　吴克群表演的《夸父追日》，将夸父的传说与中国航天“夸父一号”卫星做了古今链接，突破了夸父形象“遥望太阳不可及”的传统定位，以夸父和巨日的“博弈”，表达“逐日——是人类心底的壮志！”的精神内核，把国人皆知的经典故事续写成新史诗，映射中国人永不言败的逐梦情怀；毛不易的《风吟诛仙》，以刻有日月山川、守护山河大地的黄帝上古神器轩辕剑作为舞台，用歌声缅怀往日英雄，追忆铁骨柔情……

　　在故事题材和音乐曲目的选择上，《山海奇幻夜》以适配、沉浸为基本原则，一方面选择音乐本身的故事背景和词曲意境就能代入山海传奇的音乐，一方面又将舞台的视觉延展让故事深入词曲意境去拓展观众的联想。《夸父追日》《鱼跃而上》《风吟诛仙》《星河入梦》《无畏》《红莲》等极具古风国潮的曲目，通过虚拟技术的方式，呈现出具有完整故事感的山海奇幻舞台，做到了“让音乐述说故事，让故事赋能音乐”。

　　《山海奇幻夜》的节目形式，并没有局限在《山海经》的一个个具体的故事中，而是通过不同角度呈现《山海经》背后的传统文化。

　　“妙染”“守护”“逐梦”“良缘”“不畏”……《山海奇幻夜》以10个关键词，为晚会的节目做了一番文化梳理。特别是刘宇的中国舞节目《山海画卷》，其创意核心就是“妙染”，在舞台上，他以身为笔，取色天地，在山海画卷上描绘出了鸾鸟、驺吾、烛龙三张《山海经》的巨幅画作。这三幅画作的取色均来自河南省博物院珍藏文物上的中国传统色彩，分别是汝窑天蓝釉刻花鹅颈瓶的青、武则天金简的金、《四神云气图》的赤！

　　用中国传统颜色之美，来制作XR的虚拟舞台；以年轻化的国潮舞蹈，来妙染山海瑞兽的风姿，这样有趣的传统文化传播方式，能以最直观的视觉体验，让观众感受到《山海经》的奇妙世界，以及中华文化的东方之美。

　　以山海为题、祈福为笔、瑞兽为灵，充满无穷想象力的《山海奇幻夜》，用音乐诠释流传华夏2500年的《山海经》，也用千年韵味的国风浪漫引领人们穿越回历史的星河中感受华夏文明。

　　这是又一次古典传奇与现代舞台的浪漫相遇，我已经等不及了，你们呢？（钟玲）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）