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)
多地出招支持民营经济 有市委书记当场公布手机号******
中新网2月4日电 题:【中国新观察】多地出招支持民营经济 有市委书记当场公布手机号
记者 李金磊
新春伊始,各地开足马力拼经济。优化营商环境、支持民营经济,成为各地不约而同的重点工作。
企业家是“自家人”,让企业家成为“座上宾”,“有求必应、无事不扰”,各级政府要当好“店小二”……近日,多地召开“新春第一会”,出台进一步优化营商环境措施,为民营企业助力,为民营企业家撑腰。
多地表态力挺民营企业家
“要着力构建亲清统一的政商关系,把企业家当成‘自家人’,让广大民营企业不再被‘潜规则’。”内蒙古自治区党委书记、人大常委会主任孙绍骋近日在全区招商引资暨优化营商环境大会上说。
“把企业家当成自家人”写入了内蒙古2023年政府工作报告。内蒙古要求,真心实意为企业排忧解难,让国企敢干、民企敢闯、外企敢投,在内蒙古掀起投资兴业的热潮、回乡创业的高潮。
民营经济大省福建,在春节后开工首日就召开民营经济代表人士座谈会。福建省委书记、省人大常委会主任周祖翼在会上要求,各级党委政府要切实落实“两个毫不动摇”,把民营企业和民营企业家当作“自己人”。
“自家人”“自己人”的表述,彰显了民营经济的重要性。数据显示,中国民营经济贡献了50%以上的税收,60%以上的国内生产总值,70%以上的技术创新成果,80%以上的城镇劳动就业,90%以上的企业数量。因此,要稳预期、强信心,关键是稳住民营企业的预期,提振民营企业家的信心。
“民营经济对我国深化改革开放和高质量发展至关重要。”中国社会科学院信息化研究中心秘书长左鹏飞对中新财经表示,在当前经济形势下,多地出招优化营商环境,支持民营经济,表明将进一步破除民营经济健康发展的障碍,切实保护好民营企业的合法权益,使民营企业享有更为良好、更为适配的政策环境。
汽车制造资料图。中新网记者 李金磊 摄当好“服务员”,有市委书记大会现场公布手机号
“依法保护民营企业产权和企业家权益。各级领导干部要为民营企业解难题、办实事,构建亲清政商关系。”2022年中央经济工作会议如此要求。
新春伊始,多地纷纷表态,要为企业当好“服务员”“店小二”,想民营企业之所想、急民营企业之所急。
内蒙古要求,各级政府要当好“店小二”,切实解决工作“慢”的问题,不叫不扰、随叫随到,让企业家成为“座上宾”。
福建要求,多做雪中送炭、解难纾困的实事。各级领导干部要主动联系服务企业家,经常深入企业一线了解情况,为企业解难题、办实事,与企业家打交道、交朋友,做“君子之交”,构建亲清政商关系,共同开创民营经济发展新局面。
一些城市的党政一把手,在“新春第一会”上公开了自己的手机号码。
据《中山日报》报道,中山市委书记郭文海在全市高质量发展大会上示意工作人员,把他的手机号码通过现场直播发布出去,并说:“企业有增资扩产需求,有总部建设需求,可以直接报给我,我和市长当好你们的服务员,当好你们的后勤部长,帮助你们以最快的速度落地项目”。
上海资料图。许婧 摄打出更多“组合拳”,优化营商环境再加力
优化营商环境是当前稳预期、强信心的关键举措,对于开好局、起好步意义重大。新的一年,多地继续锚定优化营商环境,打出更多“组合拳”。
在春节后首个工作日,上海召开了2023年全市优化营商环境建设大会,发布《上海市加强集成创新持续优化营商环境行动方案》。
同日,河北召开全省优化营商环境企业家座谈会,河北省委书记、省人大常委会主任倪岳峰要求,用行政审批的“减法”赢得企业发展的“乘法”,让企业心无旁骛做实业、抓发展。
浙江省委书记易炼红在全省“新春第一会”上要求,实现营商环境优化提升“一号改革工程”大突破,打造最优政务、法治、市场、经济生态、人文环境,让浙江成为贸易投资最便利、政府服务最高效、干部作为最担当、法治保障最有力、经济生态最健康的营商环境最优省。
吉林召开全省优化营商环境加快项目建设大会,吉林省委书记景俊海指出,在比拼经济、竞相发展的新赛道实现争先晋位,必须抓好营商环境和项目建设。全面落实五级书记抓营商环境、省领导包保重大项目等机制,开展好“服务企业周”“万人助万企”“企业家日”和营商环境专项整治等活动。
“良好的营商环境是民营经济发展壮大的基础和前提。”左鹏飞说,营商环境与民营经济之间是典型的非线性螺旋关系,优化营商环境可以实现民营经济发展质量的螺旋上升。民营经济会获得更加广阔、更加充分的发展空间,从而有效应对我国经济发展当前面临的需求收缩、供给冲击、预期转弱三重压力。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |