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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）

大美中国色，绽放穿越千年的文化自信******

　　兔年第一声惊叹，属于春晚节目《满庭芳·国色》带火的“色彩新潮流”

　　大美中国色，绽放穿越千年的文化自信

　　梅红、鞠衣、麹尘、缃叶、菡萏、纁黄、伽罗、月白、天缥、青骊、岱赭、凝夜紫、远山黛……舞为语，曲为韵，优雅演绎一众中国传统颜色的东方意趣，连日来，亮相兔年央视春晚的创意类节目《满庭芳·国色》凭借耐人寻味之美霸榜热搜、刷屏网络。“中华颜色一眼万年，惊艳岁月”“老祖宗的配色，绝了”“属于中国人的浪漫”……大众对于中国传统色彩的钟爱，从网友们的真情留言中可窥一二。

　　气韵雅致的中国古色，是中华传统文化特有的语汇。它们远不止于色彩，更承载着中国人看待世界的方式，背后蕴藏着中华民族流传千年的审美基因和经典智慧。也因而，随《满庭芳·国色》而“出圈”的大美中国色，点燃的不仅仅是时下的“色彩新潮流”，更有由悠远、深厚中华传统文化底蕴作为有力支撑的文化自信。

　　从圈粉的“延禧色系”到热搜的“宫墙红”，中国色无声释放传统文化魅力

　　中国色的“出圈”，近年来其实有迹可循，《满庭芳·国色》只是集大成的一次爆点。周杰伦流行歌曲《青花瓷》里唱出的一句“天青色等烟雨”，令多少人醉心于如诗如画又神秘非常的雨过天青色。爆款电视剧《延禧攻略》带火的“延禧色系”温柔又高级，那正是浓淡皆宜、美得让人挪不开眼的一整套中国传统色系。在全国多地巡演上百场的舞剧《只此青绿》，用千古名画《千里江山图》中那抹独特的青绿色，唤醒了中国人的审美体验。

　　大众对于中国色的追捧，甚至跨越千年，对接时下的日常生活。频频卖断货的国风口红，其郎窖红、胭脂红、美人霁等色号的灵感，无不来自中国色。修图App中备受年轻人青睐的“中国潮色”滤镜，离不开众多中国传统色彩贡献的智慧。兔年新春，“小红书”上热搜的去处，很多都指向雍容大气、年味满满的宫墙红，北京的故宫、杭州的德寿宫、上海的广富林、成都的武侯祠等皆如是。

　　在上海大学上海美术学院副教授胡建君看来，传统文化复兴的时代正在到来。“一方面，一批高质量影视文艺作品、文博艺术展览发挥着重要的引导作用，它们无不塑造了以国色为基调的安宁典雅、蕴藉丰厚的审美，润物细无声地释放着传统文化的魅力。另一方面，身处快时代，越来越多善于内省的人们由衷感知到，历经岁月积淀的才是高级的，直入人心的。”

　　审美基因背后深厚的文化内涵超越了色彩，成为中国色最耐人寻味之处

　　追捧中国色时，我们应当追捧的究竟是什么？

　　单从视觉上看，众多中国色都能在国际通用的潘通色卡里找到对应的参数。胡建君指出，中国色的独特性其实更在于色彩观念承载的文化内涵。只有置身于文化史上，中国色彩艺术方能获得完整的意义。原来，有别于西方三原色的分类法，中国古色遵循的是“五色观”。这种色彩观念结合“阴阳五行说”等要素逐渐整合发展而来，并非独立静观的存在，可对应天地、阴阳、方位、季节、声音，亦牵系五脏、五味、五气，关乎内心的声色与动静。小到个人生活习惯与喜好，大到国家典礼仪式，古人都提倡在不同时节用不同颜色来顺应天地万物之气象。

　　“中国色”网站收录的中国色多达526种，丰富程度远远超出人们的想象。其中很多颜色颇为微妙，呈现出含蓄而清雅的高级感，妥妥拿捏了中国人特有的浪漫。文化学者郭浩、李健明在《中国传统色：故宫里的色彩美学》一书中揭秘了384种中国古色的由来。例如，“苍筤”是春天竹子出生时的青绿，“月白”是月光洒下的一片青白，“窃蓝”是立秋之起色、秋天晴空的一点蓝，“海天霞”是海霞灿烂里云朵和天空被染上的那层浅红。由此可见，中国色均从天地万物的造化中衍生而来，让人不禁佩服古人的感知力与想象力。

　　古往今来，中国色也从流转的自然定格在器物、绘画和建筑中，让更多的人得以捕捉这样的美感。中国陶瓷的众多颜色就大有讲究，包含文学、美学、哲学等诸多意义，对此，马未都在《瓷之色》一书中有过详述。像是声名远播的永乐甜白釉，妙在一个“甜”字。这完全是一种主观感觉，减去一切可能影响呈色的杂质，在景德镇洁白如玉的高岭土上施以透明釉，让白里透白。盛唐最神秘的瑰宝——秘色瓷，是唐朝皇亲贵戚专用瓷器，如美人罩上面纱，其工艺至今是谜。从法门寺地宫出土的14件秘色瓷中，就有“巧剜明月染春水，轻旋薄冰盛绿云”的秘色之青。而中国传统绘画的色彩奥秘，早在初版于1959年的专著《中国画颜色的研究》中，近现代工笔画名家于非闇就曾一一拆解。他指出，中国古代画家不但善于运用色彩，而且运用他们的智慧，使颜料抓紧绢帛，经过多少年的舒卷仍不脱不落。如是才有了宋徽宗《芙蓉锦鸡图》中浅红色芙蓉花与五色绚烂锦鸡的相映成趣，以及王希孟用大青大绿两面着色、染天染水成就的《千里江山图》。

　　来自生活的大美中国色穿越千年，依然魅力独具，业内期待，“出圈”之后的它能更好地装点今天的美好生活。(本报记者 范昕)

　　(来源：文汇报 2023年1月30日 第5版)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）