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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）

2023年美国拉斯维加斯消费电子展举行—— “中国智造”展现创新实力******

在展会上，参观者驻足观看TCL推出的65英寸8K印刷OLED显示器。本报记者 李志伟摄

　　核心阅读

　　作为全球最大的消费技术产业展会之一，美国拉斯维加斯消费电子展被认为是观察国际消费电子业态最新趋势的“风向标”。在今年的展会上，中国企业展示了屏幕显示、智慧家居、人工智能等领域的诸多创新技术和产品，生动呈现“中国智造”的创新实力和发展潜力。

　　2023年美国拉斯维加斯消费电子展1月8日落下帷幕。今年的展会共吸引了170多个国家和地区的3000多家参展商和超过11.5万名观众。汽车科技、数字医疗、人工智能、清洁能源等领域创新技术和产品成为展会关注的热点。

　　专注于可持续发展和应对全球性挑战

　　今年的展会主题是“技术如何应对世界上最大的挑战”，专注于可持续发展和应对全球性挑战。展会主办方美国消费技术协会总裁兼首席执行官加里·夏皮罗表示，展会推出了许多有助于解决全球性挑战的创新产品。很多企业展示了如何通过创新技术来节约能源、提高发电量、解决粮食短缺问题、创建更可持续的农业系统、为智慧城市供电、支持人们获得清洁用水等。

　　德国宝马公司推出“数字情感交互概念车”，能够识别驾驶者身份、位置等信息，通过语言和表情与人进行交流，打造个性化欢迎场景。美国加州初创企业阿斯卡展示了该公司的新型A5飞行汽车。据介绍，该车采用增程式驱动，可在空中行驶402公里，可以在任何直升机能到达的地方进行起降，机翼收缩后相当于一款SUV，该车预计在2026年量产。

　　手机、电脑等个人消费电子产品同样受到关注。三星公司展示了全新的智能手机OLED面板，这个原本10.5英寸的显示屏，可通过一侧滑出的小屏幕扩展至12.4英寸。三星公司还展示了一款可以两侧滑出、延伸屏幕的平板电脑。该公司展台负责人表示，这些原型机的变体产品未来将走向大众消费市场。

　　数字医疗是展会的一大热点。新冠疫情发生以来，智能化和远程化成为主要趋势。内置心电图仪的手表、能追踪位置和健康数据的智能鞋垫、可实时监测脑血肿的背心、安装在马桶上的尿检设备、治疗打鼾的枕头……参展企业展示的数字诊疗、心理健康、远程医疗等方面的新技术新产品吸引众多参观者驻足。

　　美国佛蒙特州OVR公司展示了一款能够让人“闻到味道”的虚拟现实眼镜，它主要由一个可释放气味的可穿戴装置构成，通过蓝牙与移动设备或台式机配对，体验者可以在虚拟画面中“拿起一朵花并闻到花香”。OVR公司创始人亚伦·维希涅夫斯基向记者表示，这款虚拟现实眼镜安装了带有8种香气的“墨盒”，可以组合起来形成不同气味。他认为该产品可用于医疗领域，目前正在医院接受测试，包括帮助烧伤患者缓解疼痛等。

　　中企智能产品和技术受到广泛关注

　　今年的展会上，TCL、海信、联想等多家中国企业都设置了颇具规模的展示区，不少中小企业也踊跃参展，积极开拓国际市场。据主办方统计，今年有约500家中国企业参展，来中国企业展台洽谈业务的国际客商络绎不绝。

　　联想集团发布了全球首款全尺寸双屏OLED笔记本电脑。双屏技术使消费者能够享受一系列独特的多功能体验。通过手指配合，消费者可以轻松在两个屏幕上查看图像。对于想要同时处理两个单独文件的用户，可以在两个屏幕上查看，以提升工作效率。此外，消费者还可以在一个屏幕上观看视频，在另一个屏幕上做笔记。

　　TCL科技集团推出了新一代98英寸Mini LED和QLED智屏。这些屏幕在音画质与尖端游戏性能方面表现突出。TCL还展示了首款65英寸8K印刷OLED显示器。据介绍，这是目前全球基于喷墨打印技术开发的最大尺寸、最高分辨率和刷新率的OLED产品。TCL实业北美营销本部总经理张文海向记者表示，TCL等中国企业更加重视科技研发，围绕人工智能、高端显示、5G应用、智能制造及工业互联网等方向积极创新。

　　来自江苏的湖畔光芯半导体公司展示了国际领先的第三代1.31英寸超高清、高亮硅基OLED微型显示器。据介绍，这款号称全球已发布“唯一可量产”的最大尺寸、最高分辨率的硅基OLED微型显示器，可有效解决VR纱窗效应、眩晕感等问题。该公司还发布了号称全球最小尺寸的0.26英寸硅基OLED微型显示器。相关产品有望广泛应用于“元宇宙”显示技术市场。

　　中国已成为推动全球清洁能源发展的重要力量，中国企业的创新太阳能发电产品和绿色电源解决方案也引发众多展商和媒体的关注。华宝新能源股份有限公司旗下光充户外电源品牌Jackery电小二展示了最新光充户外电源产品及磁吸可折叠太阳能电池板，该产品在光电转化、安全性能和智能互联等方面不断突破。沃太能源携太阳能板、移动储能设备等首次参展，其储能设备外观小巧，兼具LED照明和无线充电等功能，公司计划进一步拓展海外市场。

　　不少中国企业还携多种人工智能产品亮相，包括机器人、智能厨具、智能语音鼠标、虚拟现实和增强现实眼镜等，成为展会的一大看点。“中国的人工智能应用场景广泛，市场潜力很大，这些优势推动中国人工智能技术不断升级。”美国科技初创企业Ottonomy首席执行官利图卡·维贾伊表示。

　　国际展商期待加强与中国的创新合作

　　在展会上，许多国际参展商表示，中国正在快速提高科技自主创新能力，“中国智造”潜力巨大，希望与中国企业不断加强交流合作。

　　宝马公司负责研发的董事弗兰克·韦伯表示：“我们说中国市场最重要，不仅因为这是世界上规模最大的市场，也在于其技术发展和创新能力在全球独一无二。”据韦伯介绍，宝马公司已在中国建立了德国之外最大的研发和创新体系，中国团队是整个团队成功的关键，“很多中国供应商已成为行业标杆，不仅是传统汽车零部件，还包括电池、电芯等领域”。

　　深圳正浩创新是一家移动储能与清洁能源技术公司。展会上，它展示了整屋备电解决方案以及户外移动空调、冰箱、自动割草机等太阳能产品。该公司全球增长部负责人蒂姆·多利泽对记者表示：“我常年在中国工作，见证了中国从以制造为主发展到拥有自主创新能力的过程。”多利泽发现，中国企业会针对全球用户需求，马上行动、不断改进，“中国公司的行动力非常强”。

　　来自加拿大的媒体人理查德·巴雷特对记者表示，他曾多次到访中国，见证了中国创新产品的巨大飞跃。本次展会上，中国企业的许多创新产品令他眼前一亮。他认为，中国制造经过长时间发展，质量上已处于行业较高水平。中国创新环境不断优化、研发投入快速增加，推动了中国企业创新水平不断迈上新台阶。

　　来自美国加州的咨询师皮埃尔·朱伯特向记者表示：“中国制造正在向中国创造转变，看到中国这些优秀的创新产品，令人非常兴奋。”他认为，中国企业提升自主创新能力、推动产业结构优化升级，有助于促进中国产业迈向全球价值链中高端。

　　记者 李志伟

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）