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）

《流浪地球2》热映，中国科幻电影“风起云涌”******

　　中新社上海2月2日电 题：《流浪地球2》热映，中国科幻电影“风起云涌”

　　作者 王笈

　　太空电梯、无人机混战、月球核爆、数字生命……2023年春节，国产科幻电影《流浪地球2》以“硬核”的科幻表达、奇伟的宇宙想象、动人的人类命运故事，在中国引发观剧热潮及全网热议。截至记者发稿时，该片累计票房已破29亿元(人民币，下同)，官方授权模型周边众筹金额突破1.2亿元。

　　《流浪地球2》何以获得青睐？“风起云涌”的中国科幻电影又将行至何方？

　　“流浪”的硬核与温情

　　业内人士将《流浪地球2》视作中国科幻电影在新时代的又一次“破壁”。影片中“硬核”的科幻表达、中国式方案的“温情”成为多方评论的焦点。

　　中国电影评论学会副会长李建强在接受中新社记者采访时表示，《流浪地球2》的硬核科技表现非常令人感奋，绚烂瑰丽的视觉质感和奇崛的宇宙想象空间令人叹为观止。在科技表达水准上，代表了中国科技电影的最高水平，也标示着中国电影工业进入了一个新阶段。“连我在北美的朋友们也称道，《流浪地球2》所达到的科技工业和艺术水准，已经可以与漫威、DC媲美了。”

　　更为值得关注的是，在这些“大开大阖”的高科技场景中，还蕴含着小人物的家国情怀与人类命运共同体的“中国智慧”，寄寓了创作者深沉的思想情感和积极的人生价值理想。“影像画面和情感饱满度结合在一起，达到了人类生存哲学思辨的高度，不仅产生巨大的艺术矢量，也使作品本体得到强有力的情怀和逻辑支撑。”李建强说。

　　“《流浪地球2》在吸收世界科幻电影营养的开放性中，进一步诠释和深耕了主题，所谓‘中国式方案’。”上海大学上海电影学院副院长程波认为，科幻何以能够硬核，影片的人物和故事首先要立得住；其次，视听真实感与奇观性要足够，如果能利用新技术、新平台则更好；再者，能否从“幻想”向“思想”跃升，将意识形态和哲学层面的探讨寄寓在视听和故事之中，启发追问和反省。

　　中国科幻电影波折“出圈”

　　1980年上映的国产科幻片《珊瑚岛上的死光》，讲述中国科学家利用激光武器捍卫人类和平的故事，推开了新时期中国电影探索科幻类型片的大门。但此后很长一段时间内，因受到经济和科技发展水平的制约，国产科幻电影只是缓步前行，少有在国内外产生重大影响的作品。

　　直至2019年春节档，《流浪地球》“异军突起”，为中国科幻电影注入了一针“强心剂”；2020年，中国国家电影局、中国科协印发《关于促进科幻电影发展的若干意见》，提出对科幻电影创作生产、发行放映、特效技术、人才培养等加强扶持引导的十条政策措施，被称为“科幻十条”。

　　上海社会科学院文学研究所助理研究员杜梁指出，从世界角度来看，科幻文化在20世纪七八十年代就已产生较大影响，诸如《星球大战》等顶尖IP都与科幻相关。“近年来中国大力推进文化强国、电影强国建设，这就必须要针对世界性的文化热点，提出中国人的理解、想象和方案。今天我们正是在不断填补这一领域的空白。”

　　在杜梁看来，科幻电影不仅仅是对人类大脑的想象进行文化娱乐性的演绎，还有一定的预想未来、预演未来的价值。早期科幻片中的部分想象在当下已经变成现实，科幻因此成为人们阐释未来幻想的一个重要阵地。“《流浪地球》第一部上映时，外国人很不理解为什么要把整个地球推着走，中国人对于家园的情结为何如此深重，而西方电影里的普遍做法是再去寻找一个新的生存空间，比如《阿凡达》。但中国人选择把家园和所有有关的回忆都带走，这就是一种中国式的想象和方案。”

　　浪潮已至，向未来“加速”

　　客观来说，当前阶段的中国科幻电影确有不足，李建强认为，问题主要集中在整体的水准和能力。虽然近年来《独行月球》等国产科幻作品接踵而至，但数量忽高忽低、质量参差不一，这一轮“进击”更多的是“跟风”和“逐流”的产物，创作基础和类型意识尚嫌不足，观念聚焦和视野广度均有欠缺。“怎样自觉依托最前沿的科技发展和力量，帮助想象力成功落地，同时下大力气培植一大批既有雄心壮志、又有非凡实操能力的团队人才，已成为摆在我们面前的问题。”

　　挑战与机遇并存。不可否认的是，在《流浪地球2》热潮的带动下，中国科幻电影正迎来新的发展契机。当中国科幻电影向未来“加速”，如何才能将“浪潮”推得更远？系列化、IP化或成为突破口。

　　杜梁指出，《星球大战》和超级英雄电影都是系列化创作，更易形成集合作用，自然而然地吸引更多观众关注，但是国产科幻片恰恰在这一点上处于弱势。“我们看到很多国产科幻片只能形成暂时性的热点，不能产生长时间的文化热潮。未来还是要加强系列化、IP化创作，不光是在电影内部，也要与文学、动画、电视剧、游戏进行结合，形成一个多元的科幻作品网络。”(完)