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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）

古老夏布，织就新锦绣（护文化遗产 彰时代新义）******

    支持传习授徒，加快非遗产品走向市场，江西宜春袁州区——

    古老夏布，织就新锦绣（护文化遗产 彰时代新义）

    本报记者 朱磊 王丹

    核心阅读

    夏布，是以苎麻为原料手工纺织而成的麻布，织造技艺历史悠久。为了推动非遗的传承创新，江西宜春袁州区鼓励设立非遗研究基地，支持传承人传习授徒，加快工艺产品推向市场，进一步提升传承人技能艺能。如今，古老夏布变身版画、灯具、帆布袋等，为更多人所知，也日益赋彩生活。

    走进江西省宜春市袁州区隐逸轩工作坊，只见一只花纹繁复、色泽玲珑的花瓶立在桌上。看去像是瓷器，拿在手中掂量却质地轻薄。“这个瓶子啊，是‘布’做的。”工作坊负责人王春根笑着卖起关子。

    在袁州区，活跃着一群和王春根一样守护古老夏布的人，他们有的致力于钻研非遗技艺，培养年轻传承者；有的坚持寻找非遗与市场的结合点；还有的聚拢懂得夏布织造的人，带动乡村振兴。

    袁州区也努力为这群人提供更大的舞台：探索建立代表性传承人认定和退出机制、考核奖惩激励制度。鼓励设立传承人工作室、非遗研究基地，支持非遗代表性传承人开展教学研究、传习授徒，加快工艺产品推向市场，进一步提升传承人技能艺能。

    钻研技艺，匠心守护古老非遗

    夏布，是以苎麻为原料手工纺织而成的麻布。早在周代，中国就已用自然发酵方法加工麻料。唐宋以来，宜春以生产优质苎麻著称，袁州夏布历史悠久。

    “苎麻纤维是中空的，它吸湿排汗、抗菌防臭，特别适合夏天使用。”出生于宜春万载县的王春根说，“我是从小睡着夏布帐子、穿夏布衣裳长大。”

    大学毕业后，王春根偶然察觉到古老夏布的困局。“2008年，被评为国家级非遗的夏布织造技艺在广场上现场展演，我自豪地和周围人介绍家乡的宝贝，大家却都不太了解。”那两年，每逢春节回乡，王春根就去问村里的老人，夏布如何了？在得知夏布因缺乏创新、市场不畅导致生产后继无人、千年技艺濒临失传后，王春根坐不住了。

    王春根尝试将夏布加工成折扇、做成衣服，但市场接受程度都不理想。他从博物馆里一块东周时期的苎麻印花布中得到启发：夏布上能否进行版画创作？

    “如果能结合我们宜春本地的夏布，使用丝网创作的方式将民俗画搬到夏布上，肯定会有不一样的效果。”王春根与宜春籍书画艺术家任静一拍即合，宜春夏布版画就此诞生。

    2011年，王春根牵头成立了夏布印花质量控制小组，在不到半年的时间里，先后试制了500多个印版，印坏了1万多片夏布，终于掌握现代丝网分色制版技术，解决了使用丝网版画技艺对夏布进行图案处理这一规模化生产难题。在夏布上进行创作，结合电脑技术可以做到标准化分色、调色，从而实现标准化量产。新创造出的版画图案，还可以印制到夏布制成的帆布包袋、帐子、茶席等装饰、实用物品中。

    创新设计，夏布走进日常生活

    穿针、引线、搓捻、编织……上下翻飞，一只由夏布制作的蝴蝶就出现在李凤娟手下。90后李凤娟是宜春职业技术学院的毕业生，也是王春根的得意门生之一，如今她正努力让这项古老非遗为更多人所看见。

    在袁州区，非遗进社区、非遗进校园等常态化活动，推动了夏布制作、版画、脱胎漆器等传统美术、传统技艺及其他传统工艺融入生活。在此推动下，夏布的传承与创新都取得了不错的效果。2016年，王春根与宜春职业技术学院合作创建了宜职众创空间，自己也成为学院在校外的“双创”导师，带动学生创新创业项目80多个，参与创业人数900多人。任静开办了宜春夏布画非遗传习所，传授夏布画核心技艺，并在中小学课堂授课，先后培养夏布画学生300多人。

    “2016年，大二的我加入众创空间下设的非遗社团，为基地提供夏布画作。”李凤娟学习美术设计出身，一次偶然的机会，她在老师的指导下做了一盏手工灯。正是那一盏灯，激发了她的创业灵感。结合自己在社团创作夏布画的经历，李凤娟设计出自己的作品——夏布灯。

    不同的纺织手法，能产出不同的夏布。有粗质麻条，亦有柔软细腻。配以不同的染印工艺，夏布可有千万变化，不同组合之下，更能做成各类造型别致的装饰物。夏布灯的概念和系列作品大受欢迎，2019年，由李凤娟领衔的“素手工坊”项目获得第五届江西省“互联网+”大学生创新创业大赛铜奖。

    2018年，李凤娟从学校毕业，工坊也越开越大。从工作室到研学基地，从夏布饰品、夏布灯、夏布枕到帆布袋，夏布衍生出众多可能性。尤其是体验夏布制作的研学课程，自今年8月研学基地开业以来，已经吸引了数千名孩子参与。

    “想让夏布流传下去，还是要让更多人接触，要归于生活。”李凤娟说。如今，她正在酝酿自己的新作品：丝瓜络和夏布相结合的灯具。把晒干的瓠子慢慢剥掉外皮，留下纹络，再将夏布与之拼接，由此作为灯具外壳。在工作室，已经有几盏成品灯，一抹柔光散开，照出了夏布的千变万化。

    发展产业，带动乡亲就业增收

    在袁州区洪塘镇袁桂香的家里，靠墙一侧机器嘎吱作响，屋内悬挂着几段织成的夏布，袁桂香脚下不停，一手控制织布机，一手操作梭子，只见梭子在纱线上快速移动，一块夏布就这样在经纬纵横中织就。

    今年71岁的袁桂香曾是贫困户。2019年开始，有着夏布织造手艺的袁桂香，进入钟福才担任厂长的洪塘镇诚信夏布厂务工，每天收入近百元。

    近年来，为了解决苎麻原材料不足等问题，王春根积极推动工坊和过去生产夏布的乡镇展开合作。在钟福才的夏布厂，夏布生产均采用全手工制作工艺，他也是袁州区夏布制作技艺代表性传承人。

    如今，通过采取“公司+工坊+农户”的方式，王春根在万载县、袁州区及宜阳新区等地设立苎麻制品专业合作社和苎麻制品厂，形成了差异化的宜春苎麻非遗产品线。这些工坊吸纳300多人参与到苎麻种植、麻料加工、夏布织造、苎麻纸捞制等传统手工技艺中来，带动了乡亲们就业增收。

    夏布产业的发展，让王春根对于苎麻创意产业有了更多的思考和信心。

    王春根成立了“复活”苎麻纸古法工艺的团队，反复试验研究，最终于2014年“复活”失传的苎麻纸古法工艺。2015年“一种苎麻纸的制作方法”获得国家发明专利证书。2016年12月，“万载苎麻纸手工制作技艺”被列入江西省第五批省级非物质文化遗产代表性项目名录。

    复活古法的同时，王春根也开发新产品。截至目前，他共孵化出20多个宜春苎麻非遗IP，研发生产的夏布苎麻制品近100个系列，单品数量达1600多个。“苎麻易种易管理，年年都会重新生发，一年可收获三四次麻皮。”王春根说，“希望通过传承、创新、创业，推动大众参与，推动产业发展。”他最大的心愿就是让夏布苎麻产业“活”起来，“匠从八方来，麻品天下走。”

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）