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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）

一周网事 | 英国《卫报》评出2022年十大科学进展 欧盟委员会认定脸书母公司滥用市场支配地位******

一周网事

2022.12.16-2022.12.22

　　01行业动态

　　英国《卫报》评出2022年十大科学进展

　　2022年已接近尾声，而科研成果却永不落幕。近日，英国《卫报》发布了由十位科学家选出的2022年度十项重大科学进展：从重返月球任务到快速充电电池技术突破，从推动全球平等获得早期天气预警到包容性科学的发展，成果涵盖了各个领域。其中，中国的吸入式新冠疫苗以及中国科学院马越等人利用AI发现抗生素两项成果入选。

图源：《卫报》

　　人工智能将建筑物冷却能源成本降一成

　　据英国《新科学家》杂志网站报道，英国“深度思维”等公司开发了一种人工智能（AI）来优化建筑物的冷却系统，其能在不同天气条件下控制建筑物冷却系统的同时，最大限度地减少能源消耗。测试结果表明，它将冷却建筑物的能源成本降低了10%左右。据悉，“深度思维”公司、谷歌公司和建筑控制系统制造商特灵科技公司合作，开发了这款AI系统，用于控制大学校园建筑以及拥有公寓、餐厅和商店等设施的建筑的冷却系统。

　　欧盟委员会修订新法案，手机可拆卸电池或被迫回归

　　欧盟委员会新修订的一项法案旨在提高电池可复用性和持续性，或许要迫使可拆卸电池再度回归。该法案要求消费品牌将设备设计成可轻松更换电池的方式，或是通过移除电池后盖，或者只需要拧掉即可显而易见的螺丝。欧盟委员会认为，当更换电池变得更容易后，会延长消费者使用设备的周期寿命，从而减少电子垃圾浪费。

　　水凝胶电子器件首次3D打印制备

　　植入生命体的电子器件，可以是柔软而有温度的。西湖大学工学院特聘研究员周南嘉团队开发了一种水凝胶支撑基质和一种银—水凝胶复合导电墨水，在国际上首次通过3D打印制备出封装内部电路的一体化水凝胶电子器件。相关研究成果12月20日发表在国际期刊《自然·电子学》上。西湖大学博士后、论文第一作者惠岳表示，这一套技术方法，可以在个性化定制可植入电子器件领域发挥重要作用。

　　2023年云计算领域五大趋势

　　云计算的大规模应用一直是许多最具变革性技术——如人工智能、物联网等的关键驱动力，未来也将进一步推动虚拟现实和增强现实（VR/AR）、元宇宙、量子计算等技术的发展。美国《福布斯》网站在近日的报道中，列出了2023年云计算领域的五大主要趋势，包括多云战略方兴未艾、人工智能提供助力、安全投资不可或缺、人工智能和机器学习驱动、低代码/无代码云服务、云游戏创新等。

　　机器学习助力更好理解水的行为

　　美国研究团队在《物理评论快报》上刊发论文称，他们借助机器学习技术来理解水在零下100℃的行为。最新研究不仅能让科学家更好地理解水，也为更好地从理论上理解各种物质开辟了更多途径。他们还使用机器学习算法计算了水分子之间相互作用的能量，该模型执行计算的速度明显快于传统技术，从而使模拟能更有效地进行。

图源：佐治亚理工学院

　　02企业资讯

　　投票超半数，马斯克或将卸任推特CEO

　　近日，特斯拉CEO埃隆·马斯克在推特上发布了一则关于“自己是否应该辞去推特CEO一职”的投票，并表示将遵守投票结果。超1750万网友参与了投票，最终结果显示，57.5%的网友认为他应该卸任，超过半数。若马斯克遵守该结果，他将辞去推特CEO一职。

图源：推特

　　欧盟委员会认定脸书母公司滥用市场支配地位

　　当地时间2022年12月19日，欧盟委员会初步认定，美国社交平台脸书的母公司Meta在整个欧洲的个人社交网络市场以及社交媒体在线广告市场中占据主导地位，而该公司将其在线分类广告服务与其社交网络挂钩，从而排挤对手。该公司还涉嫌单方面对在脸书或照片墙上投放广告的竞争性在线分类广告服务施加不公平的交易条件。欧盟委员会认为，这些做法违反了《欧盟运作条约》第102条，该条款禁止滥用市场支配地位。

　　Meta在2023年将向元宇宙部门投入20%成本

　　Meta首席技术官安德鲁 博斯沃思宣布，2023年Meta会将总支出成本的20%用于元宇宙部门Reality Labs。据了解，今年前九个月Reality Labs运营亏损达94亿美元，Meta的元宇宙策略也受到了越来越多的质疑。对此，博斯沃思表示，“Meta核心业务面临的压力，导致人们对我们进行的投资有所怀疑。但如果停止押注，只专注于短期目标可能会产生‘灾难性的后果’”。

　　苹果将允许用户从第三方应用商店下载软件

　　为满足欧盟委员会的严格新规，苹果计划于2024年允许其iPhone和iPad用户使用第三方应用商店替代App Store。客户最终可以在不使用该公司的App Store的情况下，将第三方软件下载到其iPhone和iPad上，从而避开苹果公司的限制及其对付款金额收取的高达30%的佣金。

　　整理 | 李飞

　　来源 | 科技日报、环球时报、中国新闻网、环球网、新浪

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）