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）

20载，接力描绘乡村振兴新答卷******

　　连绵起伏的桑园，碧波荡漾的竹海，一盏盏路灯照亮村庄，一幅幅彩绘寄托乡情，一条条道路不再泥泞，一个个产业强村富农，一户户家庭日子越过越好……看着自己家乡日新月异的变化，说起广西教育厅的帮扶支持，广西忻城县六纳村村民黄秀葵的嘴角扬起了幸福，脸上充满了感恩。

　　从2003年到2023年，广西教育厅驻忻城县工作队是这里变化的见证者、参与者和建设者，20年如一日，先后有15名工作队长、68名驻村第一书记和工作队员忙碌在乡村大地。这支“永远不走”的驻村工作队”以实干为笔、初心为墨，描绘着乡村振兴的崭新答卷，在一批又一批薪火相传中，让昔日落后的小山村蝶变成产业兴、村貌美、农民富的幸福园。

　　发挥优势 教育协同助力乡村振兴

　　红渡镇马蹄小学始建于1926年，是一所百年老校，2010年因学校布局调整取消四至六年级，周边的学生们需要到十几公里外中心校就读。就近入学难成为马蹄村群众的难题，在教育厅派驻马蹄村三任驻村第一书记和驻村队员和当地政府的努力支持下，马蹄小学恢复完全小学，重建新校园。

　　如今的马蹄小学“壮”民族文化办学特色鲜明，解决周边200多名学生读书，成为广西民族文化教育示范学校、唯一一所村级壮汉双语学校和乡村少年宫学校。

　　2021年以来，在广西教育厅的支持下，工作队聚焦村幼儿园、小学软硬件不足难题，先后争取650余万元完成上浪村、板内村幼儿园建设和板内小学升级改造。邀请多名专家到7个定点帮扶村对乡村学校内涵建设问诊把脉，帮助村小和幼儿园制定“一校一案”。

　　同时，建立“优质校—村小”结对帮扶，争取广西幼师实验幼儿园等结对帮扶古蓬镇中心幼儿园和板内、上浪幼儿园，联系山东省济南市民生大街小学、南宁市滨湖小学等结对帮扶红渡镇六蝶小学、马蹄小学、古蓬镇板内小学，并以实地授课、视频备课、线上教研等形式开展帮扶，先后开展送教下乡、线上教研等活动30余次。邀请多所高校师生500多人到县特殊教育学校和7个定点帮扶村进行支农、支教、支医活动。

　　同时，驻村工作队发挥村集体经济产业反哺效益，出台5个《村级励志奖学金评定和管理办法》，设立中高考励志奖学金，每年拿出村集体经济部分收益奖励本村考上本科院校和重点高中的学子。累计已为27名考取本科院校、5名考取重点高中的学子颁发荣誉证书，发放励志奖学金7万元。

　　注重“造血” 特色产业激发集体活力

　　2021年以来，为进一步壮大村集体经济，扩宽村民收入来源，工作队纷纷拿出“绝招”培育新产业，变“输血”为“造血”激发内生动力。

　　板内村第一书记刘伟上任后，制定村级林下中草药三年发展规划，对接大型制药厂、签订中草药保价收购协议，将中草药种植种类从单一的草珊瑚扩展到金钱草、枇杷叶等，种植规模从2020年的100亩扩大到300亩，每年可提供季节性就业岗位30余个，带动村民增收9万余元，增加村集体收入15万元。同时，争取到总投资1000余万元的板内村中草药加工厂建设。2022年，板内村集体经济收入从2020年的20万元增长到80余万元，翻了近两番。板内村林下经济发展经验还在龙球村进行了推广。

　　六纳村、上浪村聚焦标准化桑蚕培育示范基地建设，坚持“党组织引领+龙头企业带动+合作社联结+高校技术支持+农户分养”的产业合作模式，形成小蚕在基地共育、大蚕分发到农户分散饲养的生产链。2021年，两村先后完成300平标准化蚕房扩建和100亩标准化桑园建设，育蚕基地提质扩面后，为蚕农带来1500余万元的收入，惠及3500户次，户均增收4000元以上。

　　六纳村联合龙头企业在村内组织实施标准化养蚕“整屯推进”和“家庭农场”试点。“整屯推进”试点饲养优质四龄蚕成活率达到99.4%，“家庭农场”试点以家庭为单位深度挖掘养蚕增收潜能，为返乡农民工创业探索新的路径，仅2022年上半年已售茧7批，创收11万元，人均收入超过5.5万元。

　　上浪桑蚕基地为农民提供了就近务工岗位，吸纳育蚕工33人，人均月收入5000元以上；吸纳桑园护理和桑叶采摘季节工150人，人均月收入2000-3500元，实现经济效益、社会效益和生态效益同步发展。

　　“线下展销+线上直播”销售模式助农带农。2022年以来，教育厅驻村工作队先后开展电商培训学习30人次，举办“土司忻风味·公益助忻农”农产品直播带货专场，由六纳村第一书记王超和上浪村驻村队员唐静担任主播，推广特色农产品，完成订单400多单，销售额达2.3万元。

　　雷洞村成立专业合作社，开设特色农产品微店，通过“线上直播带货+线下采购平台”的模式销售土蜂蜜等农产品超15万元。

　　六蝶村建成乡村振兴特色农产品展销厅，并配套建设电商培训室和直播带货室，免费为村民提供电商培训和直播带货设备、场地，2022年9月试营业以来，销售额已达10万余元。

　　此外，马蹄村、雷洞村主动对接广西林科院、柳州螺蛳粉原材料生产企业，2022年建成250亩螺蛳粉原料竹笋种植基地，进入丰产期可为两村集体经济增收近40万元。

　　实干为民 乡村治理取得新成效

　　近年来，教育厅驻村工作队先后争取到教育厅及各级2700万余元资金用于补齐7个定点帮扶村基础设施短板，先后实施4个惠民饮水工程、完成2530米屯级道路硬化、建设600米危险路段护栏、修建3200米排水渠、实现7个村太阳能路灯全覆盖和村屯绿化、气排球和羽毛球活动场地提质升级，让群众有更多、更直接、更实在的获得感、幸福感、安全感。

　　2021年，马蹄村出台《马蹄村文明屯和优秀屯干评选管理办法》，每年评选出3个文明屯，并优先给予配套资金支持。每年年初举行颁奖典礼，为文明屯及优秀屯干颁发荣誉证书，并利用村“两委”办公经费结余对优秀屯干进行物质奖励，充分调动各自然屯村民及屯级干部参加志愿服务活动。

　　雷洞村挖掘红色资源，传承红色革命精神，开展“讲卫生·雷洞美”卫生评比活动，投入2.25万元支持获奖屯配置垃圾清运车。

　　六纳村、马蹄村开设“法治乡村大讲堂”之《民法典》《家庭教育促进法》《党内法规》等专题宣讲，开展“法治进行校园”活动和“文明守法”示范户评选等一系列法治宣传教育活动，捐赠、购买发放《民法典》等近1500余册法治书籍、宣传册及其它普法材料。2022年六纳村获评“全国民主法治示范村（社区）”。雷洞村制定并宣讲村规民约“三字经”，发挥乡规民约等“软法”在乡村治理中的功能，成功入选来宾市首届“十佳村规民约”。（通讯员王现彬光明日报全媒体记者周仕兴）