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）
香港：50万张机票免费送！ ******
就在今天，香港特区政府向来港旅客送上“新春大礼包”！
香港特区行政长官李家超在2月2日举行的“你好，香港！”大型全球宣传活动启动礼上宣布，将向中国内地及海外旅客派发50万张免费机票。他形容：“这是世界上最大的欢迎礼物。”
“你好，香港！”宣传活动，为一连串向全世界讲好香港故事、推广香港商机、文化景点及旅客体验的活动揭开序幕。
机票送给谁？怎么送？
本场宣传活动中最吸引旅客的，莫过于免费机票的赠送了。至于送给谁、如何送，香港机场管理局(机管局)行政总裁林天福解答了这一疑问。
林天福表示，这50万张机票是机管局于2020年4月分别向国泰航空、香港快运及香港航空预购。免费机票计划将于3月1日开始，在6个月内分阶段发放。
6个月的活动期间，各航空公司将通过不同方式送出免费机票，例如抽奖、先到先得、买一送一等。首阶段将向疫情前最多访港旅客的东南亚地区，包括泰国、马来西亚、新加坡、菲律宾、印尼等地送出机票，其次是中国内地和东北亚地区。
林天福表示，相信赠送机票后可为香港带来至少150万入境旅客，预计占未来半年内8%至10%的客流量。
此外，今年夏季机管局将再向香港市民送8万张机票，欢迎市民出游；还将向粤港澳大湾区居民赠送机票，相关安排届时将由航空公司公布。预计最终会送出逾70万张机票。
2月2日，“你好，香港！”大型全球宣传活动启动。图为启动仪式。陈永诺 摄除赠送机票，香港还将如何迎客？
当然，除赠送机票外，香港特区政府还准备了一系列活动、优惠措施吸引旅客到来。
香港特区政府文化体育及旅游局局长杨润雄表示，将邀请知名人士及网红推广香港，包括艺术、文化、体育盛事、自然生态古迹、城市同维港美景、中西美食、全港景点等，又特别为旅客准备名为“香港有礼”等一系列精选优惠等，向他们表达热烈欢迎。
杨润雄介绍，未来数月，香港将陆续举办包括首届“流行文化节”在内的多项大型节庆活动。他说：“香港已蓄势待发，准备好迎接全球人士来港。”
香港旅游发展局(旅发局)总干事程鼎一表示，旅游业界组织会出访全球不同地方，参与旅游展览，通过会展活动创造商机，并且传递香港欢迎他们的讯息。
就“香港有礼”相关优惠，程鼎一介绍，初步阶段有超过1.6万家店铺、准备了100万份优惠奖赏给旅客，将向旅客发放零售、餐饮、交通等领域的优惠券。2月2日17点起，旅发局会在香港国际机场入境大堂、尖沙咀天星码头、高铁西九龙站抵港大堂以及港珠澳大桥香港口岸旅检大楼4个口岸的游客接待站派发。
程鼎一补充，在大型活动方面，香港今年会举办超过250个不同类型大型盛事，包括马拉松赛、七人橄榄球赛、博物馆高峰论坛等，未来陆续还举行很多盛事；会议展览方面，有超过100个国际大型会展活动举行，并且有很多国际活动正积极筹备来港举办。
疫情下，访港旅客人潮不见。如今，无论香港的维港海滨、太平山顶、星光大道、主题乐园等闻名景点，还是西九文化区的香港故宫文化博物馆、M+博物馆等全新地标，都已经开放怀抱，欢迎海内外的朋友来港“行街买嘢(逛街购物)、品尝美食”。
文字记者：刘大炜
视频记者：梁源
摄影记者：陈永诺
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