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）
浙江今年粮食作物总产量124.2亿斤 多措并举守住粮食安全******
浙江某地农田。 浙江省农业农村厅供图
中新网杭州12月28日电 (钱晨菲)“今年晚稻生长季，整整四十多天没下雨真令人着急。好在政府给我们安排了技术指导、保险理赔、水利灌溉等多个专家服务组下乡指导。今年我承包的6000亩粮田，可生产稻谷330万公斤左右。”浙江省嘉兴市秀洲区新塍镇万民村种粮大户黄金林说。据了解，截至目前，秀洲区已有13万亩晚稻颗粒归仓。
如何牢牢稳住粮食安全这块“压舱石”？浙江交出了答卷。日前，国家统计局浙江调查总队发布统计数据显示：2022年，浙江粮食总播种面积1530.7万亩，比去年增长超20万亩；亩均产量405.7公斤，较去年略有下降；粮食作物总产量124.2亿斤，与去年持平。
“持平”，看似平淡，实则来之不易。
回望2022年，疫情多点散发，夏秋季出现持续高温干旱天气……“面对多重困难和挑战，浙江粮食生产交出了较好的答卷。”浙江省农业农村厅种植业处有关负责人表示，该省通过“用增量补损失”，持续深入推进“非粮化”整治，挖掘粮食扩种空间，大力推广高产优质品种和绿色增产增效种植技术，扩面积、增产量、提品质、保效益、育动能，守住粮食安全。
124.2亿斤，这是“抢”回来的收成，更是一份沉甸甸的答卷。
今年以来，浙江全省各地全面落实粮食安全党政同责，多措并举提高粮食综合产能，一季接着一季、一个田块接着一个田块抓动员、抓部署、抓落实。今年7至8月，持续炎热天气“暴击”浙江，直接影响单季晚稻幼穗分化和连作晚稻秧苗生长。面对高温干旱，该省各级农业农村部门联合应急、气象等部门，及时开展旱情调查和人工降雨作业，同时印发多个抗高温干旱技术指导意见，组织农技专家上门“问诊”，查苗情、查墒情，精准“把脉”、广辟水源、缓解旱情。该省累计派出服务组5242人次，服务主体5682家次。
耕地是粮食生产的“命根子”。今年以来，浙江坚决稳妥有力推进粮食生产功能区整治优化。截至12月16日，该省完成粮食生产功能区整治优化223.5万亩，已基本完成整治优化任务。同时加强粮食生产功能区整治优化后地块的适粮化改造，推进沟、路、渠等基础设施改造提升。如今，一批批路相通、渠相连、旱能灌、涝能排的优质高产农田在“浙”里建成。
答卷背后，是“真金白银”的投入。今年，浙江省财政对50亩以上粮油规模种植主体每亩补助120元；对订单收购小麦、早稻、晚稻每百斤分别奖励30元、30元和20元，其中早稻订单收购实现全覆盖。各地更是在浙江省级政策“礼包”基础上，纷纷“加码”。如杭州市本级安排种粮直补资金3600万元，比上年增加966万元，种粮大户平均直补达每亩381元；绍兴市越城区给予早稻机械插秧每亩补贴60元，配方肥补助从每吨300元提高到500元……
浙江某地农田。 浙江省农业农村厅供图
“在持续抓好既有政策落实的基础上，我省又突破创新三项政策。”浙江省农业农村厅有关处室负责人介绍，该省启动实施了省级规模种粮动态补贴，根据种粮成本监测，确定今年省级规模种粮动态补贴为每亩22元；稻谷最低收购价在国家基础上每百斤增加4元，是稻谷最低收购价最高的省份之一；实行全省域水稻完全成本保险，保障程度从最高每亩1000元提高到1400元。
答卷背后，更是强有力的“智慧”支撑。记者从浙江省农技推广中心了解到，今年以来，该省层层组织开展粮食绿色高产创建，建设部级粮食绿色高质高效行动示范县9个，省级粮食绿色高产高效示范片(攻关方)383个，推广稻田综合种养技术模式60多万亩，亩均增收2000元以上。同时，大力推广水稻叠盘出苗育秧等高产高效技术，提高新品种、新技术、新模式集成应用效果。
良种良法配套，农机农艺融合。目前，浙江农机装备总量持续增加，农机作业水平快速提高，越来越多“科技味”在田垄间体现。浙江省畜牧农机发展中心相关负责人介绍，浙江今年累计投入联合收割机和插秧机3.1万台套，累计已机收水稻近990.5万亩，收获机械化率达96%；建立农机应急作业服务队167支，为疫情管控地区作业服务2.6万亩。(完)
