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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）

“阳康”后盘点身体“健康资产”******

　　“阳康”后肺还好吗？咳嗽、头晕、用力时心慌、贫血……这些症状要不要紧？近期，针对“阳康”人群的体检需求，不少医院的体检中心纷纷推出为“阳康”市民定制的专项体检套餐，方便市民盘点身体“健康资产”。昨日，记者从医院获悉，专项体检套餐项目可根据体检者个体情况加减，价位在数百元到数千元不等，内容包括肺部CT平扫、超敏反应检测、心血管专项等，受到市民欢迎。

　　文/广州日报全媒体记者任珊珊 通讯员何旭鹏、林伟吟、周晋安

　　热门：有人体检时要求“自费加餐”肺部CT

　　“从去年12月底持续到现在，每天都有‘阳康’市民来咨询能否做些相关检查，每天少则十几人，多则数十人。”中山大学孙逸仙纪念医院体检中心主任陈庆瑜教授说，这些前来咨询的市民要么是在新冠抗原或核酸检测转阴后仍然有咳嗽、气短、胸闷、心慌、失眠等症状，要么是病后消瘦、食欲不佳、乏力、贫血、咽喉不适、嗅味觉减退、鼻炎发作或加重等。

　　记者从多家医院体检中心获悉，肺部CT成为不少单位团检的“热门项目”。一些参加单位团体体检的“阳康”者还会现场要求在团检的项目之外“自费加餐”，加做一些检测项目。“我抗原检测转阴十多天后依旧持续剧烈咳嗽，担心肺部功能没有恢复好。”白领柳女士说，在同事的建议下，她现场自费加做了肺部CT。据了解，像这样“自费加餐”的体检者并不少。

　　“核酸或抗原结果转阴并不等于真正的康复，我们的机体经过病毒的入侵后，器官功能会出现不同程度的损害，常见的有心肺功能、消化功能、免疫功能等，也有些人忧思过重，甚至出现心理问题，有必要通过对自己的‘健康资产’进行盘点来准确掌握身体的恢复状况。”陈庆瑜介绍，本着为市民解忧的原则，该院体检中心在原有检查项目的范围内，推出了“阳康”专项体检套餐。

　　联动：多科医生在线为“阳康”者定制检查检验项目

　　应近期市民“想在年度体检的时候看看身体恢复情况”的要求，中山大学附属第三医院在该院体检中心常规开展项目的基础上，由感染性疾病科、呼吸内科、心血管内科专家通过该院互联网医院，在线为“阳康”市民提供新冠感染后的身体机能全面评估，量身定制个性化的检验检查项目。市民可到医院体检中心或通过医院微信服务号、小程序“中山大学附属第三医院+”或医院APP“新冠体检门诊”开具检查项目。

　　“我‘阳康’半个月后想尽快恢复运动，但是稍微动一动就有点喘，担心心脏还没准备好。想做专项检查，但又不想去挤占门诊的医疗资源，也不知道该查哪些项目。”羽毛球爱好者李先生说，过年前为求一个心安，他在互联网医院线上咨询到相关专科的医生，选择心脏相关的体检项目，并进行了预约。听到“心脏功能正常”的体检结果后，李先生长出一口气，体检医生则建议他循序渐进地提升运动量。

　　提醒：“阳康”专项体检不能代替常规体检

　　陈庆瑜教授表示，“阳康”专项体检不能够代替全面的常规健康体检，个人体检可以通过体检中心公众号预约，有基础疾病和特别不适的人在体检时应提前向主检医生如实陈述，适当加减体检项目。

　　陈庆瑜表示，一般不建议免疫力相对较强、没有相应症状的年轻“阳康”者滥做肺部CT。

　　“我们发现，相当一部分体检者出现的问题不能归咎于新冠。”陈庆瑜介绍，这两年有些人体检不规律，导致摸不清自己的“健康家底”，把“阳康”后感受到的“不舒服”都归咎于新冠病毒感染。

　　此外，陈庆瑜特别提醒，一些高血压、高血脂、高血糖的慢病患者，用药控制较好，但在感染新冠病毒后自行停药或减少药量，停药后血脂反弹明显，而新冠病毒感染可能诱发血液高凝状态，加上天气原因可能导致脑梗甚至肺栓塞的发生。她建议，上述慢性病患者应坚持规律用药，不可擅自停药。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）