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年丨从“海棠院”出发,他走在最前面******
“从47个开始”
1952年9月14日,44岁的廖承志走出家门,向东行二三百米,走进了“海棠院”。
▲《中新社人文地图》,章新新绘“海棠院”是以种植海棠树而闻名的老四合院,坐落在北京东城区北新桥三条(以前叫“王大人胡同”)东头北侧的中侨委大院里,是清朝理郡王府的旧宅,距廖公家很近。他家小院东墙,开了一个小门,便于他到中侨委大院上下班。
当年,《乾隆京城全图》中,曾描绘过“海棠院”,它是康熙长孙住过17年的故居。近晚,日军占领北平,小院曾沦为伪满洲国使馆。1949年之后,原是中侨委的办公场所,后来成为筹备中国新闻社办公的地方。侨领庄希泉曾居于此。上世纪80年代,还曾是国务院港澳办的办公地。
1952年,夏末秋初。这一天,中侨委副主任廖承志来到“海棠院”,出席建立中国新闻社筹备会议,做动员讲话。当时,参加中国新闻社筹备工作的,共有47人,因此这篇讲话就被命名为:“从47个开始”。他说:“现在,你们有47个人,这在开头已经不算太少了。新华社起家的时候,才5个人嘛!”
打破关门主义
怎么样办好中国新闻社是筹建中国新闻社工作中必须解决的重大问题,廖公在讲话中向中国新闻社的同事发出了“打破关门主义,反对教条主义”的号召。
▲廖承志历史资料图片,中新社发廖公特别强调,报道要“群众化一些”,要做到这一点就得解决两个问题:
第一,要使报纸能够办下去,但是现在有的人只求痛快,不顾政治后果,这是不对的。应该做到既能坚持立场,又能使报纸生存下去,否则是没有好处的。
第二,有些朋友很天真,不懂得时间、地点、条件的不同,不知道根据具体情况照搬国内的一套,是常常要犯错误的。
“应使华侨对中国新闻社有好感”,他说,“中国新闻社首先要解决消息的形式问题”,“要如何使华侨看了不会感到它一点生气也没有。要做的有分量,就应掌握华侨的特点,了解其困难,报道要有特色。”
筹建中国新闻社过程中,时近新中国成立三周年,中国新闻社组织了一批试播稿件,报送廖公审批。有一次,在一篇800字的综合报道稿件上,廖公批了6个字:“太长!太长!太长!”连用了三个惊叹号。
廖公在筹建中国新闻社初始,就为建构中新风格确立了基本路向:打破关门主义,反对教条主义,报道要“群众化”,为广大海外侨胞生存发展服务,为广大华侨报纸生存发展服务。
反对“文抄公”
从“海棠院”出来,西行不过一二百米,就到了原来中侨委的小礼堂。“文革”之前,中国新闻社的重要会议多曾在此举行。
1965年3月12日,廖公在这里接见中国新闻社分社会议代表并发表讲话。讲话主旨,非常鲜明,就是反对“文抄公”。
廖公特别强调,“中国新闻社是要把富有高度政治性的新闻,消化成为华侨中间、落后读者能吸收的东西。这就需要马列主义水平更高一些。‘文抄公’不是马列主义。正是这样,我说,中新社编辑部的立场观点、思想方法,应当有高度的马列主义,而形式是爱国主义”。“我们天天发出的消息,是不是上政治课?上政治课是对的,但不是教条主义的政治课。不是没有血肉的、无的放矢、‘文抄公’和教条主义的政治课。”
他说,“报道不要啰嗦、过长,要简短有力”,“中新社的报道,要根据马列主义的解说,把事实编排起来,要以思想理论的指导去摆事实,用事实讲道理,用事实讲话。中新社更要注重摆事实,以事实教育、团结华侨。”
对有些事情,廖公不主张对外公开报道。他一口气举了几个例子:
第一个例子,“反对封建迷信,如说‘大中华’(香烟包装盒)上两个华表是‘封建’;‘红双喜’(香烟包装盒)也要改,这是胡闹,不能报道”;
第二个例子,“宣传增产节约,不要去报道‘不买猪肉就是爱国’”;
第三个例子,在讲话现场,有同志问,对贫下中农的作用如何报道?廖公当即说,“中新社在一个时期,综合报道一下就可以了”,“如‘李双双’,在国内受欢迎,国外看不懂。”
廖公一再强调,“要提高通讯社的威望,切忌‘文抄公’。”他讲的“文抄公”,不仅仅指报道风格,也是说办好中国新闻社,要始终坚持爱国主义的报道方针。在当时,廖公的讲话振聋发聩,发人深省。
“听高调的人总是少数”
从原来中侨委小礼堂往北走,不远就到了中国新闻社旧办公楼。在旧办公楼的一楼,有一间面积不大的放映厅,可以坐四五十人。“文革”之后,中国新闻社复办,最初在小礼堂办公,上世纪80年代才搬到旧办公楼,小放映厅也成为中国新闻社举行内部会议的首选场地。
1981年2月26日,廖公在这里参加中国新闻社分社、记者站会议,发表即席讲话。讲话的主要内容是,中国新闻社的工作要“表现出极大的灵活性”。他说,要“最大限度地加以灵活应用,面对国外,主要面对海外华侨,还有中国血统已加入当地国籍的华人、港澳同胞、台湾同胞。它的工作对象还可以扩大到和这四种人有密切联系的外国朋友。”
他特别强调,“你们中国新闻社应表现出极大的灵活性,这个灵活性是讲面对着复杂的群众,你说它是中间的也可以,说它是中间落后的也可以,甚至是完全落后的也可以,但是我们必须争取他们。”
他反复叮嘱,“不要忘了一般群众,不太了解我们情况的人,你对他们唱高调,变成对牛弹琴了。所以还要看对象。注意针对性,才能够定合适的调子。要不然,情况不同,对象不同,你弹出来的声音还是一个样子,那就不太对头了。就外面的读者、群众来讲,还是两头小、中间大,这是一个规律。听高调的人总是少数。”
不穿“干部服” 要说“家常话”
这次讲话的背景是,当时中国新闻社刚刚恢复建制不久,业务发展日新月异,中国新闻社的同志都希望廖公出来讲话,把中国新闻社确定为“国家通讯社”。
廖公讲的第一个问题,就是“中新社是什么性质的通讯社”。他说,“中新社就是一个国家通讯社”,“不能认为中新社是同仁通讯社,也不能认为中新社仅仅对华侨宣传,就说它是一个杂牌通讯社”。
同时,他一再说,中国新闻社的报道“不要忘了一般群众”,不应该穿“干部服”,不应该像个官僚,不说官话,要会说家常话。对于怎样坚持和发扬中新社风格,在这篇讲话中,廖公阐述得很清楚,且反复地讲,苦口婆心,真是千叮咛、万嘱咐。这篇讲话是廖公到中国新闻社的最后一次公开讲话,也成为他对中国新闻社工作的“最后嘱托”。
孵出来的是鸡还是鸭?
廖公每一次到中国新闻社讲话几乎都没有讲稿,即席而谈,开门见山,不讲官话,没有套话,谈笑风生,诙谐幽默,提纲挈领。
从“海棠院”到小礼堂,再到小放映厅,廖公的这三次讲话,在中新风格三个不同的历史时期,回答了“我们是谁”、“从哪里来”、“将走向哪里”的重大问题,是中新风格生成、发展、成熟的历史样本。
始终不渝地坚持爱国主义报道方针,坚持党的实事求是、一切从实际出发的思想路线,坚持为海外广大侨胞服务,是廖公对外宣传思想活的灵魂,也是中国新闻社历经历史曲折获得的最重要的历史经验。
他不是中国新闻社的编辑记者,也未在中国新闻社担任过任何职务,甚至他的履历表上也没有他与中国新闻社历史渊源有关的文字记载。但一早一晚,他常常要听取中国新闻社工作的汇报。晚饭后,他有时还会到中国新闻社总编室,了解发稿情况,审看稿件。
1952年9月14日,“今天,中国新闻社成立了,算是母鸡下了蛋。但是这个蛋,孵出来的是鸡还是鸭,要靠大家的努力来决定”,“从47个开始”那篇著名的讲话之后,中国新闻社的队伍从“海棠院”出发,日益壮大,浩浩荡荡。七十年了,在这支队伍的最前面,一直走着一个人。那个人,就是廖承志先生。
▲本文作者章新新(资料图) 中新社记者 韩海丹 摄作者:章新新(中新社原社长)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |