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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）

5省市人口为何逆势正增长******

　　近日，多省市公布了人口数据，截至目前，已有青海、江西、甘肃、广西、重庆5个省市宣布人口正增长。专家分析认为，这些省市的人口增长中既包含自然增长，也有人口迁入的影响，接下来，曾经在出生人口数量上占据第一位置的广东和人口增量曾位居第一的浙江也可能实现人口的正增长。

　　自然增长与机械增长

　　2022年，中国人口出现近61年来的首次人口负增长。国家统计局1月17日公布的数据显示，2022年年末全国人口(包括31个省、自治区、直辖市和现役军人的人口，不包括居住在31个省、自治区、直辖市的港澳台居民和外籍人员)141175万人，比上年末减少85万人。

　　人口负增长的整体趋势下，仍有多个省份逆势实现了正增长。1月29日，青海省统计局发布消息称，2022年末，青海省常住人口595万人，比上年末增加1万人。至此，已有青海、江西、甘肃、广西、重庆5个省份宣布人口正增长。

　　其中，2022年末江西全省常住人口4527.98万人，比上年末增加10.58万人；2022年末甘肃全省常住人口2492万人，比上年末增加2万人；2022年末广西常住人口5047万人，比上年末增加10万人；2022年末重庆常住人口3213.3万人，比上年末增加0.9万人。

　　但这一增长或许并非完全是“自然增长”，其中还涉及人口的迁入与迁出。人口学专家何亚福告诉北京商报记者，一个国家或一个地区的人口是正增长还是负增长，需要了解两个概念，一个是人口自然增长，一个是机械增长。“某一年的出生率减去死亡率，就是自然增长率。如果出生率大于死亡率，那么自然增长率就是正数。如果没有人口的迁出或迁入，自然增长率是正数意味着人口正增长。”

　　“所谓机械增长，则是指人口迁移，包括迁入和迁出。由于存在人口迁移，一个国家或地区的自然增长率是正数并不意味着人口一定正增长，是负数也并不意味着人口一定负增长。一个典型例子是，德国人口的自然增长率多年来是负数，但由于德国近年来接收了大量外国移民，所以近年来的总人口保持正增长。”何亚福表示。

　　何亚福介绍，2022年，青海人口自然增长率为3.37%。，广西为1.43%。，江西为0.25%。，都为正数，意味着这三省出生率都大于死亡率，而甘肃、重庆的人口自然增长率分别为-0.04%。和-2.11%。，代表着两省的常住人口增加主要是因为净流入人口大于自然减少人口。

　　正增长背后的经济“磁吸力”

　　“一般规律来说，人口是往发达地区、就业机会多的地区流动。”中原银行首席经济学家王军向北京商报记者介绍，“常住人口的增加主要靠外来人口而非户籍人口，所以全国来看是总量萎缩，个别省份有结构性的增长，原因主要就是经济发展的水平、潜力以及背后强大的公共服务能力。”

　　那么，上述省市拥有怎样的经济“磁吸力”。以人口自然增长率仅为0.25%。的江西为例，2021年江西省GDP为29619.7亿元，比上年增长8.8%，高于全国0.7个百分点，增速居全国第四位。而2022年，江西省的GDP则达到32074.7亿元，同比增长4.7%，以高出全国平均水平1.7个百分点的增速与福建并列第一。人口增长同步进行，2021年末，江西的常住人口减少1.46万人，而2022年江西除人口自然增长率为正数外，在人口机械增长方面也新增流入人口9.45万人。

　　同理再看重庆。2022年，重庆新增流入人口7.7万人，与之同步的是重庆经济地位的“飞升”。数据显示，2022年，重庆GDP为29129.03亿元，比上年同期增长2.6%，首次超过GDP为28839亿元的广州，进入全国四强。

　　甘肃的“磁吸力”同样有迹可循。2021年末，甘肃省新增流出人口14.53万人，而2022年，甘肃则逆势新增流入人口约2.1万人。在此期间，甘肃省持续优化经济结构，工业经济发展质量不断提升。2022年1-12月，甘肃省工业固定资产投资增长57%、制造业投资增长46.9%，其中，制造业技改投资、装备制造业投资和高技术制造业投资分别同比增长54.4%、68.9%和14.7%。总体上，2022年，甘肃省地区生产总值11201.6亿元，按不变价格计算，比上年增长4.5%，增速高于全国1.5个百分点，居全国第三位，位次比上年大幅前移17位。

　　广东浙江或也保持正增长

　　人口实现增长的或许不止前述5省市。

　　从2021年来看，数据显示，广东2021年末全省常住人口12684万人，比上年末增加60万人。全年出生人口118.31万人，出生率9.35%。；死亡人口61.12万人，死亡率4.83%。；自然增长人口57.19万人，自然增长率4.52%。。当年，广东在出生人口上占据了第一的位置。

　　那么广东是否仍会实现人口增长？何亚福认为，答案或许是肯定的。“到目前为止，广东省尚未公布2022年常住人口数据。但按照往年的数据来分析，广东省2022年常住人口可能也是正增长。”

　　何亚福认为，自从改革开放以来，广东省一直是人口净流入的省份，中西部省份有大量的年轻流动人口去广东打工。对比“七人普”和“六人普”数据，可以看出，从2010年到2020年这十年间，广东省常住人口就增加了2169万人，增量居全国各省份的第一位。

　　而在增量方面，2021年占据第一的不是广东，而是浙江。数据显示，浙江2021年末全省常住人口为6540万人，且超过了广东60万人的增量，增加了72万人。

　　在何亚福看来，浙江与广东类似。“浙江2021年出生人口为44.9万人，死亡人口为38.4万人，自然增加人口仅为6.5万人，但常住人口却增加了72万人。可见，浙江人口的增长主要还是受益于人口流入，且可能继续存在人口流入。”何亚福表示，“所以，预计浙江和广东2022年常住人口都是正增长。”

　　“广东、浙江两省保持住经济、公共服务等方面的优势，就仍旧具备人口增长的基础和潜力。”王军认为，“其实，人口是一个慢变量，短期之内的现象不是一个很好的观察点，需要较长时间、连续观察可能才会有一些比较明确的规律。但总体上，主要的经济大省应该都具备内生增长动力和吸引外来人口的优势。”　　

　　北京商报记者 方彬楠 冉黎黎

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）