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）
对话｜蔡斌：从“刻骨铭心”，到“尽我所能”******
时隔十个月，中国女排再次登上了奔赴国际赛场的航班。
2022年世界女排联赛将于5月31日启幕。中国女排今日从广州飞赴土耳其安卡拉，巴黎周期征程由此展开。6月1日，她们将迎来本次比赛的第一个对手荷兰队，这也是新一届中国女排的首次亮相。
未来一个半月的时间里，中国女排将辗转多地比赛、训练，其间不回国。类似经历，队内诸多年轻球员从未有过。迎接新女排的第一次大考，已经开始。
时隔十余年，蔡斌再次拿起了中国女排的帅印。
东京奥运会的场景仍历历在目。在许多球迷心中，最好的球队，走好了一步步过程，却错过了最好的结果。
这份遗憾，需要弥补。尽管关于2009年的记忆并不美好，但56岁的蔡斌，还是决定在此刻重新接手中国女排。
球队出发前夕，蔡斌向中新体育讲述了两次执教中国女排时的不同心境。在曾经那段“刻骨铭心”的经历过后，这一次，他渴望为这支队伍尽己所能。
中新体育：自4月中旬集结以来，新一届中国女排在漳州备战月余。球队近况如何，在哪些方面进行了针对性训练？
蔡斌：队伍现在士气非常好，球员训练的积极性与投入程度也都很好。
由于球队阵容较新，近期训练更多着重于整体配合，也已形成了一个框架。体能是另一重点，毕竟这次出国时间达一个半月，体能储备对球队而言十分重要。
防伤、防病也很关键，而且国外在对待疫情上可能与国内不同，球队在这方面还有预案。这次出国参赛，任务还是比较重的。
在漳州的这段时间，球队进入到整体磨合期，确定了基本的打法。但受时间所限，中间有些需要填充的内容，我们还没来得及完成。
随着世界女排联赛揭幕，我们会以练促赛、以赛代练。
中新体育：包括世界女排联赛在内，球队今年有何具体目标？
蔡斌：今年世界女排联赛与往年不同，它与巴黎奥运会积分相关联。因此在锻炼队伍的同时，我们还需考虑最后的成绩，两者兼顾。
中国女排报名大名单包括24位球员。每站比赛开始前，会从中选出14人参赛，不同站之间可以替换球员。考虑到此次中国女排阵容较新，球队需要通过比赛加以磨炼与磨合。
对于世界女排联赛，我们第一步要进入前八，然后再继续往前冲，全力去拼。
今年还有女排世锦赛，我们也要争取好的成绩。这两项赛事，涉及中国女排的世界排名。
资料图：2022年2月10日，蔡斌就任中国女排主教练壮行会。图片来源：Osports全体育图片社中新体育：随着名单公布，袁心玥成为中国女排队长。如何评价她？
蔡斌：从年龄、进入国家队的时间、奥运冠军的资历以及在这次集训中的表现等各方面看，袁心玥很胜任队长这一角色。
成为队长后，作为教练的左膀右臂，袁心玥所承担的比以前多。我会给她一定的宽松，希望她不要给自己太大压力，否则反而会放不开。
我希望袁心玥在球场上敢于承担、敢于拼搏，同时也应该允许自己的失误，不要背上太重的包袱，能够大胆、放开地去冲击对手。
中新体育：自接手球队以来，遇到了哪些困难？
蔡斌：困难随时都有，包括技术或其他方面。但我认为，从事竞技体育的人，不应该惧怕困难，我们本就应该解决困难。像比赛中，对手就在制造困难，我们需要克服它才能赢球。
对于困难，我相信球队上下会保持积极的心态，敢于挑战、敢于面对。
思想上，我们从为国奉献、集体主义、拼搏精神入手，把整体团队精神建设好。
中新体育：外界很关心朱婷、张常宁的情况。如果恢复较好，她们可能参加世锦赛吗？
蔡斌：不仅是朱婷、张常宁，中国女排的大门向所有高手敞开。队伍在不断前进，我们会根据球队的发展，以及每个人不同的情况去评定、衡量。
我们的指导思想是，每个人都要愿意为国家效力，愿意为中国女排效力，这个首先一定要有。
资料图：蔡斌。图片来源：Osports全体育图片社中新体育：中国女排在东京奥运会上留下了遗憾，此时接手球队需要勇气。对于“二进宫”而言，承受的压力可能更大。何种原因促使你作出了这一决定？
蔡斌：主要的原因，还是出于对排球的这份热爱。
2009年，我曾担任中国女排主教练。那时我用了4个字来形容：刻骨铭心。
在我看来，有很多地方值得总结，值得自己反思。通过这些年的锻炼，至少在排球上，现在的我可能想法更加全面、更加成熟。
至于压力，我也思考过这一问题。无论哪个岗位，都会有不同的压力，关键在于如何看待压力与承受压力的能力。
任何教练都有压力，但作为中国女排主教练，就要把工作做得更好、更细，因为这支队伍的受关注程度不一样。
中国女排是一支光荣的团队。我进入中国女排，也带着使命与任务，要继续传承、发扬中国女排精神。希望每一届中国女排的队员，都能以这种精神作为动力。
所以第一步，我们要在比赛中打出士气与霸气。我对这批中国女排球员有信心，我们还能往前冲。
中新体育：时隔多年再次执教中国女排，有何不同感受？
蔡斌：现在的条件，比2009年更好。比如人员方面，首次执教中国女排时，我刚要推动主攻接发球，可那时能接能打的主攻手非常少。
这些年，中国女排一直向高水平发展，根据自己的特点，紧跟了世界的潮流。在技术的全面性上，我们还要继续加油。
中新体育：你用“刻骨铭心”形容上一次的执教经历。这一回，会有怎样的期待？
蔡斌：尽我所能。尽我所能，把中国女排这支队伍带好。
这不光是在成绩上，我希望能够把中国女排的团队精神与拼搏精神，继续传承下去。
我们会划分出不同时间段，希望通过每个阶段的努力，最终能够见到效果。(完)
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