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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）
焦点访谈丨向创新要发展——新时代 新征程 新伟业******
党的二十大报告指出，我们要坚持以推动高质量发展为主题，推动经济实现质的有效提升和量的合理增长。企业是推动高质量发展的关键之一。近日，记者在调研采访中了解到，无论是国有企业还是民营企业，都在从实际出发，在创新上下功夫，不断提高企业的核心竞争力，在推进高质量发展中贡献着自己的力量。
记者来到大庆油田这一天，正赶上寒潮来临的第一天，室外气温零下15度。
大庆油田第一采油厂第二作业区经理 张向东：当时开采初期油多水少，到了目前油少水多，每采出100吨液量当中有96吨是水，4吨是油，相当于在水中捞油，拿油的难度越来越困难。
大庆油田已经开采了63年。几代大庆人凭借着铁人精神、大庆精神，一举甩掉了中国“贫油”的帽子，成为全国工业企业学习的榜样。到2022年10月，大庆已经累计生产原油超过24亿吨，占国内陆地同期原油总产量的40%。党的二十大报告指出，要坚持以推动高质量发展为主题，推动国有企业做强做优做大。
大庆油田总经理 党委副书记 张赫：高质量发展对于大庆油田来说，其中首要的就是高质量原油稳产，在已经高强度开发63年的基础上，我们要实现原油3000万吨高质量稳产难度更大。
原油越采越少，要想仍然保持高产稳产，困难越来越多。记者旁听了第二作业区的晨会。采油一厂第二作业区有17个基层班队，管理维护着2911口油水井，分布在30平方公里土地上。记者注意到，每天的晨会就是发现问题，第一时间解决问题，把责任落实到每一个人身上，确保每一口油水井没有故障、没有跑冒滴漏、运行正常。
室外很冷，记者在寒风里站一会儿就得不停跺跺脚。寒冷天气下作业，人可能冻坏，设备也会冻坏。晨会后，工人们就要顶着严寒对油井进行维护。
大庆油田第一采油厂第二作业区经理 张向东：我们的油水井的管理难度特别大，就像人的体检一样，发现问题及时采取维护作业，如果停产之后，我们的产量任务就无从谈起。
高质量稳产，不仅要产业工人们继续发扬铁人精神的干劲，也要不断依靠科技创新来支撑。党的二十大报告指出，要加快实施创新驱动发展战略，强化企业科技创新主体地位。面对原油越采越少的局面，十八大以来，大庆油田创造的陆相油田开发水平已经达到世界领先，水驱、聚驱、复合驱等核心技术的运用，使主力油田采收率比世界同类油田高出10到15个百分点。
复合驱技术是大庆油田正在试验和采用的自主创新型技术。截至2022年10月，已经累计从石头缝里“洗”出原油4833万吨，年产量连续6年超过400万吨。
大庆油田总经理 党委副书记 张赫：比如说二氧化碳，在别人看来是废气，但是我们通过创新，把废气变成了宝贝，把原本排向空中的二氧化碳埋进地下，把石油驱出来。我们目前已经累计埋存二氧化碳近200万吨，靠二氧化碳驱油累计已经产油80余万吨。
可是资源总有耗尽的那一天，该怎么办呢？寒潮持续影响着松辽平原，记者来到大庆油田的第三天，气温已经降到零下21℃，还伴随着5级风。大庆是一个百湖之城，有很多的泡泽，记者看到，在封冻的水泡子上，已经建设了一批水面光伏。
学习贯彻党的二十大精神，大庆油田提出要在“十四五”期间，实现“一稳三增”。在稳定国内原油高质量稳产基础上，要实现天然气、页岩油气等非常规油气资源，地热和风、光等新能源的高质量增产，清洁能源替代率达到20%以上。要想达到这一目标，仍然需要不断地创新驱动来实现。
大庆油田总经理 党委副书记 张赫：我们相信，资源有限科技无限，全力推动实现高水平的科技自立自强，为国家端稳端牢能源饭碗贡献大庆油田的力量。
中国国际经济交流中心首席研究员 张燕生：从国家高质量发展的角度来讲，粮食的安全、能源的安全、大宗商品的安全，这些安全都是中国的生命线。国企和央企在这个方面是负有重要的责任，是中华复兴战略全局，对科技、产业、现代金融提出了更高的要求。
企业是社会经济发展和创新驱动的重要力量。二十大报告不仅提出，要推动国有企业做强做优做大。同时，也提出要优化民营企业发展环境，促进民营经济发展壮大，这就给民营企业的未来发展吃了定心丸。
记者来到小米集团的时候，手机相机部总经理易彦正在上海通过视频与北京研发团队进行课题研究。过几天是新品手机发布会，相机部团队还在认真研究着相机功能的优化问题。
民企的发展壮大，同样离不开创新驱动。易彦是党的二十大代表，在手机相机领域，已经是14项发明专利发明人或共同发明人。几年来，她所领导的相机部从原先零散的几个部门发展成具备完整体系架构、远景规划和系统级技术储备能力的高科技部门，使相机成为手机的核心竞争力之一。
冬日的夜晚，记者看到，小米办公楼不少的窗户还亮着灯。白天与易彦进行了沟通，夜晚，相机部的夜枭团队还在做着测试工作。
经过与工程师长时间的了解，记者大概知道了他们在做什么。按下快门，一张照片在不到3秒的时间里，要经过去噪、提亮、细节增强、色彩还原、对齐等等十几项环节的计算，这背后，每一个环节都要依靠不同的AI算法，最终展示出一张细节清晰、颜色真实、画面干净的夜景照片。
小米集团高级算法工程师 夜枭算法研发负责人 冯超禹：夜枭算法，不光可以应用到手机拍照领域，还可以应用到自动驾驶，或者监控领域，在夜景下可以将画面处理得更清晰。
去年，在全球智能手机出货量普遍下滑情况下，小米全球智能手机市场份额连续两个季度实现环比提升，在全球55个国家和地区排名前三，欧洲地区排名第二。
小米集团党委书记 高级副总裁 曾学忠：科技创新是我们企业生存发展的基础，也是我们安身立命长远发展的资源，所以我们的高质量发展都是靠着科技创新。在咱们国家这次二十大特别强调的智能制造方面，我们构建了行业一流的灯塔工厂，探索高质量高效率发展，把技术为本、技术创新作为企业发展的源动力和推进器。
一款人形机器人，在2022年8月已经有过正式亮相。它身高177cm，体重52kg，能感知45种人类语义情绪，自主行走。现在，工程师们正在进一步优化拟人化的仿生功能，让它变得更聪明、更灵活。
二十大报告提出，强化企业科技创新主体地位，发挥科技型骨干企业引领支撑作用。一个面向未来的企业，不仅要在现有产品上始终具备核心竞争力，在未来领域也要不断探索和深耕。
实体经济是社会经济发展的基础。坚持推动高质量发展，是新时代的主题。记者走进一家家企业看到，扎实干事创业、积极创新发展，实体经济正在焕发着新活力。
核电技术已经列为我国进入创新型国家行列的重大成果之一，中核集团持续加大技术创新力度，不仅利用核能发电，还利用核能供热，可以为企业节约天然气，减少二氧化碳排放，经济账可观，环保账更亮眼。
在海南三亚西南200公里外的深海海域，我国首个自营超深水大气田“深海一号”二期工程正准备开钻，中海油正在集聚重大油气工程的技术力量，做最后的攻关。
特殊钢是制造业高质量发展的基石之一，中信泰富特钢集团潜心研发，成功生产出直径1200毫米连铸圆坯，刷新了最大规格的世界纪录，正在稳步推进大飞机、高铁、风电等领域的应用。
推动高质量发展，企业责无旁贷。习近平总书记指出，高质量发展要靠创新。我们看到，有的企业在不断挖掘潜力，寻找新的增长点；有的企业不断优化产品，出新出彩；有的不断探索前沿技术，引领行业发展。党的二十大报告指出，要强化企业科技创新主体地位。在国家一系列政策的推动下，在企业持续的努力下，中国的企业一定会在推进高质量发展中展现新作为。（央视新闻客户端）
（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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