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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）
【寻味中华】成都火锅：环球同此麻辣******
中新社成都1月26日电 题：成都火锅：环球同此麻辣
中新社记者 贺劭清 岳依桐
16世纪末，当原产于美洲的辣椒乘坐“马尼拉大帆船”抵达中国东南沿海时，颠沛数月的商人可能不曾想到，数百年后，这些以辛辣著称的蔬菜将成为中国西南餐桌不可或缺之物，并伴随着沸腾的成都火锅，红火走向世界。
资料图为成都一火锅店推出的牛油火锅。 中新社记者 张浪 摄人莫不饮食，但鲜能知其味。用火烹饪食物而滋味出，中华民族自古深谙用火之道，湖南玉蟾岩遗址出土的一件陶釜不晚于公元前12000年，称得上人类饮食史上最早的锅具，也为辣椒与热油在华夏的相遇埋下伏笔。
据中国烹饪协会第二届理事会副会长杨孝成介绍，民国时期，成都达官贵人宴席上的火锅多为清淡的菊花清汤锅，但街边已出现不少以麻辣著称的牛肚火锅。他20世纪60年代曾和师父一起前往重庆桥头火锅交流底料炒制，围锅而坐的人们拿起筷子不一会儿，便被那直冲天灵盖的麻辣味刺激得满脸通红，走出火锅店时还是满身大汗、舌头通木。
资料图为成都一火锅店内用餐的顾客。 中新社记者 张浪 摄中国现代著名作家李劼人在《说成都》中用“需具大勇”表达对牛肚火锅食客的敬意。据他考证，牛肚火锅最早源于重庆江北，民国时期传入成都后渐渐“研制极精”“踵事增华”：豆母改为陈年豆豉，外加甜醪糟，生菜也多了豌豆尖、洋莴笋……
时光荏苒，环球食材亦如辣椒般在成都火锅中激荡融合，百味涮万物。继牛肚之后，兔、蛙、鱼、鸡等陆续被川人海纳为锅中主角，鲜兔火锅甚至火到新加坡、西雅图；而韩国年糕、美国牛肉、泰国海鲜等四海菜品亦可在辣油中“焕发新生”……
虽然成都火锅种类繁复，但若论其中翘楚，挑剔的老饕们则会首推纯植物油熬制的清油火锅。相比“霸道”的重庆牛油火锅，成都清油火锅的麻辣更轻重有致、薄厚适宜、层次分明、绵里藏针，一如这座城市的闲适、华美、温润与诗意。
地道的清油火锅店，无需店招，仅凭那浓得化不开的麻辣香气，就能让十米开外的食客“闻香知味”，生出“拈一筷子”的冲动。待红锅沸腾，夹一片毛肚涮至火候，在蒜泥、香菜、香油混合的蘸料中一裹，口舌生香。待额头渗出细细汗珠，辣椒一路打通五脏六腑，只觉全身毛孔无不畅快。
2022年12月，成都清油火锅制作技艺传承人、大妙火锅创始人刘勇向记者讲述清油火锅的故事。 中新社记者 张浪 摄“将印度辣椒、贵州辣椒、云南辣椒、四川糍粑海椒按比例混搭，再与四川汉源子母椒和金阳青花椒相佐。”谈及清油火锅的“味蕾密码”，成都清油火锅制作技艺传承人、大妙火锅创始人刘勇告诉记者，火锅中的辣椒有提色、增香、加辣三种功效，根据食客的不同需求，辣椒的配比也会调整。为了让火锅辣而不燥，锅底往往还会加入数十种药食同源的中药材。
火锅料理师对“至味”的探索不乏知音，在“尚滋味，好辛香”的四川，多的是愿意在凛冬酷暑为那一口麻辣鲜香大排长龙的食客。“毛肚七上八下最脆，鸭肠上三下三，肥牛变色就捞……烫火锅的口诀大家都耳熟能详，但我们吃了几十年火锅，不需要数数，手上、心里都有数，这一口越吃越香、越吃越想。”成都市民罗晓华笑言。
图为2022年12月，成都大妙火锅吸引食客。 中新社记者 张浪 摄据四川省火锅协会执行会长严龙介绍，四川火锅如今已走向全球五十余个国家和地区，料理师们会因地制宜，将川味火锅与当地饮食习惯结合，如英国的火锅餐厅提供黑胡椒酱，泰国火锅餐厅加入冬阴功元素。而成都火锅也吸收着海外元素不断创新，如卡塔尔世界杯期间，便有火锅料理师将底料做成了足球造型，可谓“环球同此麻辣”。
冬日凌晨，成都街头的火锅店内依然有食客筷子翻飞，牛肉卷、鸭肠在滚沸的红油中起伏；而地球另一端，美国纽约的火锅店又迎来新一波食客，举箸欲食……成都火锅蒸腾出的“烟火气”，丝丝缕缕，沁人心脾。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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