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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）

中央农村工作会议系列解读⑪破除城乡要素流动壁垒 促进优质要素流向农村******

　　作者：陈羽、陈珏颖、刘合光 中国农业科学院农业经济与发展研究所

　　2022年中央农村工作会议强调，要破除妨碍城乡要素平等交换、双向流动的制度壁垒，促进发展要素、各类服务更多下乡，率先在县域内破除城乡二元结构。破除城乡二元结构应当以破除阻碍城乡要素流动壁垒为导向，坚持市场化取向和农业农村优先发展原则，改变农村资源单向流出的局面，让城市优势资源不断投入农村建设事业，激发农村要素活力，为农业农村发展注入新动能，加快农业强国建设步伐。

　　新时期，破除城乡要素流动壁垒就是要通过一系列改革举措，打通城乡之间要素流通障碍，将城市优势资源与农村特色资源相互结合，提高要素利用效率，提升农业产业化水平，促进农业农村的全面发展。

　　大力破除城乡要素流动的壁垒

　　要通过破除妨碍城乡要素自由流动和平等交换的体制机制壁垒，促进各类要素更多向乡村流动，在乡村形成人才、土地、资金、产业、信息汇聚的良性循环，为乡村振兴注入新动能。

　　破除不平等的壁垒，首先要化解农村要素收益低的问题，让城乡要素充分平等交换。一要建立城市人才入乡激励机制和农业转移人口市民化机制，促进人力资源的城乡双向流动。二要建立城乡统一的建设用地市场，让农村建设用地同等入市，同权同价，让农村在土地要素交换中获得同等的收益，有更多的积累用于支持农村发展。三要通过农村产业和各项农村建设事业的发展，促进农村扩大对资金的需求，并以充足的回报率遏制城市虹吸农村资金的不利现象。

　　千方百计促进要素和服务下乡

　　农业农村优先发展，是党和国家实施乡村振兴战略的重要原则。“国强必先农强，农强才能国强”，在促进要素双向流动上，必须着力的战略方向是农业农村优先。

　　一要增强促进要素和服务下乡的利益吸引力。要素和服务下乡首要驱动力是利益吸引。利益有三重。第一重是产业利润，各类促进乡村繁荣县域发展的产业，可以产生丰厚的利润空间，将吸引各类资本下乡竞争，从而驱动要素和服务在农村聚集。第二重是政策特许利益。包括激励性、特许性政策和减免性政策。制定财政奖补等激励政策，吸引各类人才返乡入乡创业。一定地域产业发展可以在特定培育期间给以特殊授权，占有特许权的企业将获得丰厚政策红利。为促进服务和要素向农村流动，政策还可以在税收减免、扶持性金融的加持下让参与企业获得充分的利益空间。第三重是保障利益。公共产品是居民和企业的生存发展的基础保障，有公共产品的支持，居民和企业从事涉农事业将无后顾之忧。要着力破除户籍、土地、资本、公共服务等体制机制弊端，加大财政支持农业农村力度，重点推进城乡教育、医疗卫生和社会保障等基本公共服务一体化建设，促进人才和企业携带先进生产要素扎根农村，让农村经济社会发展迸发更大活力。

　　二要建立服务和要素下乡的导引机制。在西方，经济发展有两只手在起作用，一只是市场自由竞争的无形之手，另一只是小政府的“调控”之手。在中国，市场－政府框架之间还有党组织的介入。政府和党在中国改革开放以来凭借“先见之眼”发挥了“导引之手”和“托举之手”的功能领导中国经济社会赢得长期的火红发展。导引服务和要素下乡，同样离不开政府的调控之手和党组织的“组织之手”。导引有三个方式。其一是利益导引，在上节已经阐述。其二是信息导引。政府政策和党的政策给予明确发展信号，让民众和企业知道发展方向所在，知道服务和要素的聚集之所，人才和企业听信号携带技术和服务下乡共享振兴红利。核心是政策信号要明确，产业发展的预期要清晰。其三是组织导引。中国的经济社会发展是有序有组织的发展。促进要素和服务下乡也要发挥党和政府的组织导引功能。要发挥五级书记抓乡村振兴的组织优势，以组织的力量有序导引服务和要素下乡。以党支部书记领办合作社，以组织的力量推动乡村“飞地”经济的发展，是克服要素流动与聚集矛盾的重要组织导引。

　　率先在县域破除城乡二元结构

　　郡县治，天下安；郡县富，天下足。在空间范围上，率先推动县域的城乡融合发展改革是富有历史智慧的决策。把县域作为推动城乡融合的突破口，率先破除县域范围内的城乡二元结构，具有重大理论意义和实践价值，而且这种改革更具稳定性和可操作性。

　　破除城乡二元结构，畅通城乡要素平等交换、双向流动，重在坚持推进农业农村优先发展的改革，在城乡规划布局、要素配置、产业发展、设施建设、公共服务、环境保护、社会治理等方面构建起城乡互联和协调发展的体制机制，不断消弭城乡发展在以上七个方面的差距，实现城乡二元向融合一体迈进。

　　第一要推进县域规划一体化，以明确的时间表、路线图破除县域内的二元结构，实现城乡一体的发展。第二要解除对要素在县域内的流动限制壁垒，促进要素和服务在县域范围内的优化配置、城乡互联和协同发展。第三要优化城乡产业融合发展，将工业和农业、县城和乡村作为一个整体统筹谋划，在县域内实现产业链条优化，实现可持续的产业兴旺。第四要依托一体化规划引导县城基础设施向乡村延伸覆盖，推动形成县乡村功能衔接互补的发展格局，将基础设施建设重点放在乡村。第五要推动县城公共服务向乡村延伸，加快推进公共服务下乡进村，进一步完善农村卫生、养老、教育等涉及农民贴身利益的公共服务条件，实现城乡基本公共服务均等化。第六要统筹城乡环境治理，坚持可持续发展原则，不断优化美化县域内环境，重点补齐农村环境治理短板。第七在县域统筹提升农村社会管理高效化水平，自治法治德治相结合，引入网格化、大数据等现代化管理手段，加强基层党组织建设并发挥党组织的作用，引领县域社会治理格局不断优化。

　　在县域内破除二元结构、促进城乡要素双向流动、实现城乡融合发展的最终目标是实现城乡发展等值化，城乡居民生活水平一致化，让农民和市民没有身份上和生活质量上的明显差异，切实提升包括农民在内的全体居民获得感、幸福感、安全感。

　　（本文为国家社科基金重点项目“健全城乡融合发展机制研究”（项目编号：21AZD035）的阶段性成果）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）