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来源：快三大发2024-03-02 17:48

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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）

国是访问丨中国高水平对外开放“高”在何处？******

　　文/李晓喻

　　今年以来，中国再次释放出坚定不移推进高水平对外开放的明确信号。高水平对外开放，究竟将“高”在何处？哪些领域的开放措施值得期待？

　　针对这些问题，中国宏观经济研究院对外经济研究所研究员、综合研究室主任杨长湧近日接受了中新社国是直通车专访。

　　现将访谈实录摘要如下：

　　国是直通车：您如何评价中国当前对外开放所处的阶段和水平？对外开放的“高水平”应该体现在哪些方面？

　　杨长湧：中国对外开放经过40多年历程，已经迈向高水平阶段，这是与中国经济整体转向高质量发展阶段相适应的。在新形势下，中共二十大报告提出要“推进高水平对外开放”，我理解这种“高水平”可以概括为五个“更”。

　　——更大范围。当前，中国东部沿海和中西部地区在开放方面的差距仍比较大，开放不平衡、不协调问题依然存在。推进高水平对外开放，就要求推进更大范围开放，在巩固东部沿海地区开放先导地位的同时，通过共建“一带一路”，推动建设西部陆海新通道，打造国际运输和物流大通道，让中西部内陆沿边地区更多、更快、更好地融入对外开放大局。

　　——更宽领域。中国制造业已经基本实现了全方位开放，但服务业开放程度仍相对不足。因此，要继续合理缩减外资准入负面清单，在电信、互联网、教育、文化、医疗等服务业领域有序推进开放，应当成为下一步对外开放的重要方向之一。此外，大力发展数字贸易也是拓宽开放领域的一个重要内容。

　　——更深层次。核心就是要从商品和要素流动型开放转向规则、规制、管理、标准等制度型开放。目前国际新一轮经贸规则演进的一个重要趋势，就是从“边境上”向“边境后”推进。在此情况下，作为开放大国，中国“边境上”开放程度已经较高，下一步开放的重点就不再是削减关税和非关税壁垒，而是要顺应全球经贸规则演进趋势、产业链供应链调整趋势以及新一轮科技革命和产业革命发展趋势，把着力点放在规则、规制、管理、标准等制度型开放方面。

　　——更加主动。过去很长一段时间，中国开放都处在“顺风顺水”的国际环境中。但随着逆全球化加剧，保护主义、单边主义抬头，在这种情况下，中国对外开放需要更加主动，包括主动扩大“朋友圈”，主动推进共建“一带一路”高质量发展，主动适应全球经贸规则演进趋势等。

　　——更重安全。考虑到全球各种不确定不稳定因素增加，越是开放越要统筹好开放和安全的关系。

　　国是直通车：经济全球化进入深度调整，逆全球化思潮抬头。在这种情况下，中国强调推进高水平对外开放有何考虑和现实意义？

　　杨长湧：关于这个问题，我们需要理解经济全球化的大势。尽管当前逆全球化思潮抬头，但是从历史长周期来看，经济全球化是不可逆转的时代潮流。基于这个判断，中国坚持高水平开放，它的意义或者说原因主要体现在以下几个方面。

　　第一，当前逆全球化加剧的根源之一，是某些大国不去承担应尽的责任，而选择单边主义、保护主义。作为世界第二大经济体、第一大货物贸易国，中国高举开放旗帜，坚持合作共赢，以中国的新发展为全球提供新机遇，是给经济全球化和开放型世界经济注入“强心针”，也为构建人类命运共同体增添了新动力。

　　第二，高水平对外开放是中国自身经济高质量发展的必然要求。二十大报告明确，高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。要推进高质量发展，就必须加快构建新发展格局。这一新格局绝非封闭的国内大循环，而是开放的国内国际双循环。因此，高水平开放是高质量发展的重要路径和组成部分。

　　第三，高水平对外开放对构建高水平社会主义市场经济体制也有重要作用。当前经济体制改革仍有一些难啃的“硬骨头”，需要充分借鉴过去中国以开放促改革的宝贵经验，通过高水平开放推进经济体制改革，将为构建高水平社会主义市场经济体制贡献力量。

　　国是直通车：制度型开放对中国经济高质量发展会带来哪些作用？

　　杨长湧：现在中国推进制度型开放的两个重要载体，一个是海南自贸港，另一个是自贸试验区。

　　海南自贸港通过推动贸易、投资、人员进出、运输来往、跨境资金流动的自由便利，以及数据安全有序流动，将探索新路径、积累新经验，同时自贸试验区在投资、贸易、金融、政府治理等方面也会加大试验力度，这些都将有助于打造改革开放新高地，成为世界共享中国市场机遇的优良场所。

　　另外，在制度型开放指引下，今后中国将加快推进国际贸易“单一窗口”建设，推进内外贸易一体化，深入贯彻落实《外商投资法》，这将为中国企业和外国企业同台竞技提供良好舞台。现有的一些自贸协定谈判也会加快进度。

　　国是直通车：过去一段时间，中国都是以开放促改革，有人认为当前形势下，中国更应该以改革促开放，您对此怎么看？要推进高水平对外开放，哪些领域的改革需要加速推进？

　　杨长湧：中国的开放和改革一直是相互促进的关系。下一步要推进高水平对外开放，确实需要高水平社会主义市场经济体制这个制度环境来保障，而且随着开放从“边境上”深入到“边境后”，很多开放内容都涉及国内规则、规制、管理和标准，也需要强有力的改革作为支撑。

　　同时也要看到，以开放促改革的重要性并没有削弱，这也是中国积极推进加入CPTPP(全面与进步跨太平洋伙伴关系协定)、DEPA(数字经济伙伴关系协定)的重要原因。

　　关于下一步需要重点改革的领域，其实还是要紧紧扭住一个目标，就是加快构建新发展格局。在这个目标之下，很多改革的方向就比较明确了，比如推动内外贸一些法律法规、监管体系和标准相衔接，推动实施外资准入后国民待遇等。

　　国是直通车：在推进高水平开放的过程中，如何兼顾开放与国家经济安全？

　　杨长湧：我想应当是坚持问题导向。既要重视开放领域的一些传统安全问题，比如贸易摩擦、出口管制等，也要重视解决新形势下，特别是新的国际背景下出现的一些新安全问题，包括粮食安全、能源资源安全、产业链供应链安全等。要从过去的产业合作逐步转向产业链供应链合作的思路，通过国际合作以及一些机制安排，提高产业链供应链的韧性和安全水平。