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)
中新社70年丨张明新:从“蒙查查”到“中国新闻奖”!******
25年前的7月1日凌晨,作为中新社香港回归报道前方团队的一员,张明新随解放军驻港部队跨过深圳河,进驻原驻港英军总部威尔士亲王大厦,见证香港回归祖国的荣光时刻;25年后,这位新闻老兵再次出发,履新中新社总编辑,投身新的“新闻战役”。小牛工作室今天特别分享张明新1997年6月撰写的《<千日迎回归>写作追忆》。
破“三关”:不再“蒙查查”
1997年7月1日,是我们这些驻港的内地记者日夜盼望的日子。多少天来,大家踏着回归的脚步,废寝忘食地工作,向读者听众观众们报道回归信息,度过了一个个难忘的日日夜夜。
当这个激动人心的时刻就在眼前时,我不禁想起刚到香港的情景和参与采写《千日迎回归》一稿的前前后后。1994年6月1日中午,我乘坐的广九直通车越过了罗湖桥,这是我第一次出境采访,并由此开始了常驻香港的记者生涯。
作为中国一家从事对外报道的通讯社,在收回香港这一历史性事件上写出一些富有时代感的稿件是我们的使命,而又作为初来未从事过香港问题报道的我来说,仍有不少困难需要克服。
首先是语言关。1994年普通话在香港还没有现在这么流行。记得第一次去参加一个爱国爱港团体举行的记者招待会,一席的广东话只听懂百分之二三十。
于是,平日利用一切机会多看电视,多听收音机,多看录像,向当地的同事学习,向来实习的香港学生求教。慢慢地能听懂新闻节目了,电台的清谈节目也能听懂大意了,还开始大着胆子说几句。
其次是融入香港的社会,了解港人的所想所思。我到一个陌生的地方工作,一开始最好是尽可能地多参加一些活动,多去现场,了解当地,熟悉地理,能找一些今后的采访线索。“不以稿小而不去”。当然有些稿子不一定马上写,可以留下资料以后用。
再次是了解香港的政治经济情况,香港是较成熟的自由经济模式,与内地的市场经济体制有很大不同,政治体制差别就更大。临来时曾买了不少书籍,到香港后,把这些书翻了一遍,又看了一些港版的书籍资料。
经过三四个月,广东人所说的“蒙查查”(糊涂)现象少点了,一般性的报道拿得起来了,也找到了做重点报道的感觉。
“马照跑”:明天会更好
1994年10月5日是香港回归倒计时一千日。我们想,要在倒计时一千日时写篇有点分量的稿件。
“马照跑”是对“九七”后香港生活方式不变的形象写照。我们分社附近有一个马会的投注站。5日正好是赛马日,街间随机访问是我们在香港报道尤其是重大事件反应报道的常用的手法。好处是人物语言和场景鲜活生动,难处是要克服语言上的障碍,还要耗费时间,并克服一些不愿意接受访问时的尴尬情况。
老记周景洛到投注站后看见一个正在专心填马票的小伙子,小伙子选了一匹名为“明天更好”的马投注,于是老周主动上前与他交谈。得知小伙子在今天“这个特殊的日子选定‘明天更好’这匹马投注”希望会给他带来好运的心态。
我则一早就到街上转悠,见到了报摊上报纸头版大幅迎回归的祝贺广告,与平时整版篇幅的地产广告形成了鲜明的对比。便觉得这个细节既可以烘托气氛,又反映出了港人的期盼回归心情。
回到办公室后找出名片本,连着打了几个电话,但只找到了9月18日区议会选举时碰到的王国兴议员。我当时的广东话还处于“识听唔识讲”的阶段。好在王国兴能听懂普通话,我也能听懂他说的广东话。
通过一个人物的活动、言论来表现某个新闻事件是西方新闻写作的常见的手法,对外报道的受众也容易接受。王先生说:“港人必须丢掉幻想,立足于己,依靠祖国,团结建港。”由此表现一个普通爱国爱港人士在“千日迎回归”时的所想所思,所作所为。
至于其他一些细节,如基本法讲座、文化和招商展览等分别是从报纸、新闻稿和采访通知材料中综合而成,没有展开写,只起到画龙点睛的用途。到了下午,材料汇集得差不多了。用一台黑白屏幕的IBM笔记本,我开始负责执笔合成。
下午3点,负责写港督施政报告稿的同事递过来彭定康的第三份施政报告英文本《香港:未来一千天》,报告中蕴含着殖民统治者的无奈和对即将退出历史舞台的心有不甘。于是决定在我们稿件中加上有关内容,以加强针对性。
虽然时间匆忙,但由于大家材料准备充分,对主题商议得透彻,所以立意谋篇就省力许多,而重点放在了材料的选择和布局上,正好文字稿件选择了四个场景(报摊、马会、招商会和文化展览会),四个人物谈话(曾宪梓、王国兴、萧蔚云、朱幼麟),并穿插了一些过渡语言,感觉尚不冗长。
斩获“中国新闻奖”
到了下午5点来钟,初稿出来了,老周先将那份初稿修改后交给了分社的副总编蔺安稳,老蔺将原题《千日倒数迎回归》改成《千日迎回归》,改后的标题,既简明扼要,又富有力度。
第二天,我们看到了《人民日报·海外版》、香港《文汇报》、香港《商报》刊出了此稿。《文汇报》标题改为《香港:千日倒数开始》,并加了《责任感紧迫感》和《一体化的趋势》两个小标题。《商报》将标题改为《满怀期待共保繁荣港人迎接千日回归》,过了两天,看到在澳门和泰国等地的四五家报纸上也刊出了这篇稿件。
经过分社和总社的推荐,时任我社总编辑的郭健(又名郭建)将这篇稿件带到了1994年“中国新闻奖”的评比会上,获得了三等奖。 (原载1997年第7期《新闻三昧》,本文有删节)
作者:张明新(时任中国新闻社香港分社采访部主任)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() ![]() 快盈v地图 |