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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）

春运开始，回家过年！这份出行指南请查收→******

　　文/汪俐辰

　　兔年春节临近，2023年综合运输春运今日(7日)正式开启，至2月15日结束，共40天。

　　春运工作专班副组长、交通运输部副部长徐成光介绍，经初步分析研判，今年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%。

　　过年倒计时13天，归乡心切，春节车票什么时候能买？哪些东西不能带上火车？能随身带酒精消毒吗？这份出行指南请查收。

　　除夕火车票7日开售

　　2023年春运从1月7日开始，按照火车票提前15天发售的安排，1月6日可以购买1月20日(腊月二十九)的火车票，1月7日可以购买1月21日(除夕)的火车票。

　　购买儿童优惠票与学生优惠票有变化

　　新版《铁路旅客运输规程》于2023年1月1日起施行。其中，有关儿童优惠票和学生优惠票的规定发生了变化。

　　儿童优惠票方面，全国铁路对儿童优惠票实行车票实名制管理，并以年龄划分优惠标准。

　　随同成年人旅客乘车的儿童，年满6周岁且未满14周岁的儿童购买儿童优惠票，年满14周岁的购买全价票。每一名持票成年人旅客可免费携带一名儿童乘车，儿童年龄按乘车日期计算未满6周岁且不单独占用席位，超过一名时，超过人数应当购买儿童优惠票。

　　学生优惠票方面，铁路部门一并取消学生优惠票仅限寒暑假购买的限制，学生旅客可在一学年内任意时间购买4次优惠票。

　　春运什么东西不能带？

　　疫情防控期间，随身携带酒精消毒喷剂已成为很多人的习惯，返乡旅客乘坐高铁、动车、火车时，这些含酒精的消毒用品能通过安检携带上车吗？

　　根据国家铁路局、公安部发布的《铁路旅客禁止、限制携带和托运物品目录》，第一条“禁止托运和随身携带的物品”的第四款“易燃易爆物品”中明确将“酒精”列入禁止目录。旅客在旅途中如有消毒需求，可使用消毒湿巾、消毒棉片等替代。

　　需要注意的是，消毒凝胶属于“含易燃成分的非自喷压力容器日用品”，在安检中是“限制随身携带的物品”，因此每位旅客限带1件而且单体容器容积不能超过100毫升。

　　除此之外，中国铁路提示，以下物品携带时要注意：

　　(一)鱼、虾、蟹、贝、软体类水产动物

　　作为食品且经封闭箱体包装的鱼、虾、蟹、贝、软体类水产动物可以随身携带。

　　注意：除了导盲犬，任何活体动物，不论体型大小，都不能带进车厢。宠物狗、宠物猫、乌龟、仓鼠、金鱼等均不可以携带进站乘车。

　　(二)酒类

　　包装密封完好、标志清晰且酒精体积百分含量大于或者等于24%、小于或者等于70%的酒类饮品累计不超过3000毫升。

　　注意：散装类酒水(如散装白酒、自制米酒)不能通过安检进站上车。

　　(三)火柴、打火机

　　每名旅客只能随身携带安全火柴不超过2小盒，普通打火机不超过2个。

　　注意：打火机油是禁止携带的。动车组列车全列禁烟，请勿在车厢任何处所吸烟，电子烟也不可以。

　　春运如何出行更安全？

　　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。

　　为更好地服务公众平安健康出行，国务院应对新型冠状病毒感染疫情联防联控机制春运工作专班特别向乘客、营运驾驶人员、自驾人员等发出了“平安健康包”——《2023年春运平安健康出行服务指引》。这份安全提示，一起了解下。

　　个人出行

　　(一)疫情流行期间减少聚集性活动，加强个人防护。

　　(二)出现发热等症状时，及时进行抗原或核酸检测。感染后或者发热等症状未消失前，避免乘坐公共交通工具。

　　(三)合理选择出行方式和出行时间，理性错峰避峰出行，尽量减少聚集，降低感染风险。

　　(四)进出站、购票、安检、候乘、登乘、换乘期间尽量保持人际距离、减少聚集。

　　(五)倡导优先通过互联网、手机客户端、小程序等方式购票，优先采用手机、扫码等手段支付。

　　(六)自觉抵制超员、超载、非法营运等行为，不乘坐农用车、货车。

　　自驾出行

　　1月21日至27日，共放假7天，高速公路实行免费通行政策。

　　(一)出行前：密切关注自身和家人健康状况，出现发热等症状时及时进行抗原或核酸检测。未排除感染风险前或出现发热等症状时，倡导暂缓出行。疫情流行期间或疫情严重时，不建议老年人、孕妇和儿童等免疫力较弱的人群进行长途旅行。

　　(二)物品准备：根据出行距离和天气情况，提前准备必要的生活物资和防疫物资，并随车携带驾驶证、行驶证、身份证等个人证件。慢性基础病患者根据需要随身携带对症药品。

　　(三)出行途中：做好全过程健康防护，加强车辆通风消毒，保持合理人际距离，做好手卫生。在服务区下车休息时，戴口罩，不聚集、不扎堆，减少逗留时间；到餐饮区就餐时进行手消毒，尽量保持人际距离，不能满足间隔用餐条件时，倡导打包至室外用餐。在收费站通过人工窗口缴费时，戴好口罩。

　　营运驾驶人员

　　(一)坚持健康生活方式，保持生活规律和充足睡眠。工作之外尽量少去人群密集和通风不良场所，减少参加聚会、聚餐等聚集性活动，倡导“两点一线”生活方式。

　　(二)密切关注自身健康状况，如出现发热等症状及时报告单位，开展抗原或核酸检测。有发热等症状或感染后不满7天的，不建议上岗。

　　(三)做好车辆船舶卫生管理，出现乘客呕吐时及时清洁处理。车辆进入高速公路服务区休息时，及时开窗通风换气。客运车船在行驶过程中，使用空调外循环模式；具备条件的车船，每趟次运营结束后全面开窗通风。

　　综编自交通运输部、中国铁路、央视新闻、新华社、中新网。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）