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）

再添一城除夕夜不禁烟花，多部门近年引导各地避免禁放一刀切******

　　澎湃新闻记者 吕新文

　　据辽宁盘锦市政府网站1月8日消息，盘锦市政府当天作出《关于2023年春节期间烟花爆竹燃放管理的通告》称，2023年春节期间全市域范围内实行烟花爆竹限时燃放。

　　盘锦市规定，1月14日(腊月二十三)、1月21日(除夕)至26日(正月初五)、2月5日、6日(正月十五、十六)，每日7时至23时(除夕夜不限时)，可以燃放烟花爆竹。其他时间禁止任何单位和个人燃放烟花爆竹。

　　对于小区烟花爆竹燃放的管理，盘锦市政府规定，由物业服务企业或社区划定小区内烟花爆竹燃放区域。烟花爆竹燃放期间做好巡查值守、安全防火工作，及时劝阻和制止业主不规范燃放行为。节日期间，物业服务企业做好清扫保洁，烟花爆竹燃放遗留物在消除复燃起火隐患后，及时收集由环卫部门进行集中转运处理。

　　此前，2022年12月30日，辽宁大连市政府发布《关于做好2023年烟花爆竹燃放管控工作的通告》：控制燃放区域允许燃放时间为2023年1月14日(腊月二十三)、2023年1月21日(除夕)至2023年1月28日(正月初七)、2023年2月5日(正月十五)，每日7时至23时；控制燃放区域之外的地区允许燃放时间为2023年1月14日(腊月二十三)至2023年2月5日(正月十五)，每日7时至23时。控制燃放区域有：中山区、西岗区、沙河口区、甘井子区、高新园区全域，其他区市县(先导区)建成区为控制燃放区域。其他时间，禁止一切单位和个人燃放烟花爆竹。

　　除辽宁盘锦、大连外，山东东营、滨州等地明确春节期间在部分区域和个别时间段可以燃放烟花爆竹。

　　根据《东营市烟花爆竹燃放管理暂行办法》，在全市禁燃禁放区域内， 可以燃放烟花爆竹的时间分别是农历腊月二十三、除夕至正月初五，以及正月十五。

　　据滨州市政府官网发布的《滨州市烟花爆竹燃放管理办法》，在滨州市主城区(东、西、南、北外环路以内)，县(市、区)城区建成区限制燃放， 即自除夕至正月初五、正月十五可以燃放，其他时段不得燃放。

　　春节临近，是否燃放烟花爆竹的话题引发热议。

　　据人民政协网1月9日报道，宁波市政协十六届二次会议上，市政协委员屠嫩斐呼吁协调环保、安全和年俗仪式感之间的平衡，将宁波市烟花爆竹“禁燃令”改为“限燃令”，找回更多“年味儿”。

　　屠嫩斐建议，在年味、安全和污染之间找到平衡，尽快推进烟花爆竹依法规范、依法管理，启动《烟花爆竹安全管理条例》的修订工作，将燃放烟花爆竹对空气质量以及安全的影响控制在最低限度。

　　据中国新闻周刊1月7日报道，目前，《烟花爆竹安全管理条例》仍在修订中。澎湃新闻注意到，《烟花爆竹安全管理条例》的修订工作，涉及避免“禁放”一刀切全面(全区域、全时段)禁放烟花爆竹等内容。

　　应急管理部网站2019年12月13日公布对全国政协委员诸葛彩华《关于合理引导和规范烟花爆竹生产经营燃放，促进产业良性发展的提案》的答复称，2013年以来，烟花爆竹安全监管部际联席会议多次专题研究了《条例》修订工作，应急管理部会同公安部等有关部门深入研究诸葛彩华和相关人大代表、政协委员及相关单位、个人提出的意见建议，在修订《条例》工作中，对相关原则性规定予以细化，充分听取相关企业和行业协会商会的意见。应急管理部、公安部等有关部门积极引导各地方政府权衡利弊、科学评估、听取群众意见，综合考虑大气环境容量、传统习俗等因素，合理制定本地区烟花爆竹禁限放政策，科学规划烟花爆竹禁限放区域、时段，避免“禁放”一刀切全面(全区域、全时段)禁放烟花爆竹，鼓励地方政府、企事业单位、社会团体在春节、元宵节、中秋节等重大传统节日期间和庆典活动中组织专业燃放。2018年，应急管理部、公安部、交通运输部、市场监管总局《关于做好烟花爆竹旺季安全监管工作的通知》，再次明确地方人民政府要科学合理制定烟花爆竹禁放、限放政策，引导有燃放意愿的人民群众依法、安全、文明燃放烟花爆竹。

　　应急管理部在这份答复中表示，目前，全国烟花爆竹标准化技术委员会正在组织修订《烟花爆竹安全与质量》、研究制定《烟花爆竹环保性能评价方法》，将对个人燃放类烟花爆竹进行细分，明确安全环保技术指标，对烟花爆竹环保性能进行分级评价，考虑制订安全系数高、环境影响小、适宜于大部分区域燃放的烟花爆竹产品级别类别标准，以及适宜城市燃放的城市烟花标准，为地方政府因地制宜制定烟花爆竹燃放政策提供技术依据，为消费者选择适用的烟花爆竹产品提供指引，为烟花爆竹行业转型升级营造积极稳定的环境。