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）
春运回家路，这些便利服务了解一下******
今年春运从1月7日开始，到2月15日结束，一共40天。今年春运期间的客流总量预计如何？随着“乙类乙管”措施落地，今年春运会呈现哪些新特点？铁路、民航等部门在服务保障旅客春运出行方面，又有哪些便利举措？跟随1月6日召开的国新办新闻发布会，一起了解。
1月4日，在中国铁路上海局集团有限公司合肥车辆段合肥客车整备场，工作人员对旅客列车车厢车门进行整修。新华社记者 周牧 摄
今年春运期间预计客流总量约为20.95亿人次，比去年同期增长99.5%
春运工作专班副组长、交通运输部副部长徐成光介绍，与往年相比，今年春运人流高峰与疫情高峰叠加，是近年来不确定性最多、情况最为复杂、困难挑战最大的一次春运。初步分析研判，春运期间客流总量约为20.95亿人次，比去年同期增长99.5%，恢复到2019年同期的70.3%。从客流构成看，预计探亲流约占春运客流的55%，务工流约占24%，旅游和商旅出行分别约占10%，不少高校已在春运开始前放假，相比往年占比相对较小。
与往年相比，徐成光表示，今年春运还会有货运需求大幅增加、一线人员感染风险较大的新特点。“往年的春运一般是‘客增货减’，今年春运疫情流行高峰陆续到来，各类医疗防疫物资、节日生活物资和今冬明春的能源、粮食等重点物资运输需求均会有较大增长”“春运期间人员流动密集，货运物流活动频繁，人流物流高效流动和疫情高峰交织叠加，交通运输一线从业人员大面积感染风险激增，保证客运服务不中断、货运物流不断链也面临较大压力”。
铁路部门推出一系列便民利民举措，努力让旅客体验更加美好
每年春运，铁路都发挥着重要作用，今年春运铁路部门将采取哪些新的举措？对此，国铁集团客运部主任黄欣介绍，铁路部门优化春运的客车开行方案，精准落实好疫情防控措施，在乘车、候车、购票等环节，推出一系列便民利民举措，全力打造平安、有序、温馨春运，努力让旅客体验更加美好。具体如下：
春运期间，全民航日均安排客运航班11000班
中国民用航空局总飞行师万向东介绍，2023年春运是全面落实疫情防控优化措施，及“乙类乙管”各项措施以来的第一个春运，预计民航客流量将明显增长。“春运期间，全民航日均安排客运航班11000班，为2019年春运期间的73%左右。预计客流量总体将呈现错峰放假开学、错峰返乡返岗、错峰出游出行等特征，春节假期前后和元宵节后仍将出现旅客出行高峰。”
根据目前掌握的春运期间旅客订票情况，万向东介绍，订票峰值出现在1月18日(农历腊月27日)至1月20日(农历腊月29日)。从订票量来看，北京-三亚、上海-北京、北京-海口、深圳-昆明、深圳-重庆、杭州-昆明、深圳-成都等航线居于前列。
1月5日，在位于海南省海口市的中国南方航空美兰基地机库，工程师在对飞机进行检修。新华社记者 杨冠宇 摄
为全力保障春运期间的旅客出行需求，万向东介绍，民航局将支持春运期间国内航线加班，鼓励航空公司更灵活地调配运力，满足春运期间热点地区、热点航线的旅客出行需求，比如北上广等城市至三亚、海口、成都、重庆等热门航线。
与此同时，要求各机场加强与地方政府春运机构的联系，提前向当地通报夜间抵离航班、旅客量等信息，积极配合做好与城市交通“最后一公里”的顺畅衔接。
在航空服务保障方面，民航各单位将通过以下四方面做好春运期间旅客服务保障工作：
一是充分考虑市场、天气等主客观因素，进一步优化航班计划编排，切实减少因航班取消和延误给旅客出行带来的不便。
二是做好疫情防控相关工作，持续做好客流引导，减少旅客聚集，尽可能为旅客提供无接触式服务，并做好一线员工健康检测，和重点场所清洁消毒、通风，降低旅客感染风险，让旅客安心出行。
三是做好机上和地面各环节的服务工作，加强对残疾人、老年人、无成人陪伴儿童等特殊需求旅客的关爱服务，营造文明、温馨、和谐的出行环境。
四是通过采取增加热线线路、服务人员等措施，提升客服电话的接听率，及时处理好旅客的各项服务诉求。(记者：王莹)
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