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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⑱统筹发展和安全 保障粮食和重要农产品稳定安全供给******

　　作者：普蓂喆 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“保障粮食和重要农产品稳定安全供给始终是建设农业强国的头等大事。”会议着重强调了“安全”，从过去 “稳产保供”上升到“稳定安全供给”，是统筹发展和安全在农业领域的重要体现。

　　统筹发展和安全，既是重大理论问题，也是重要实践要求。面对风高浪急的国际环境、艰巨繁重的国内改革和超预期因素冲击，保障粮食和重要农产品稳定安全供给，要更加注意防范化解重大风险、守住安全底线，也要破除桎梏、推动高质量发展。

　　粮食稳定安全供给的基础扎实

　　我国粮食和重要农产品保供，坚持稳字当头、稳中求进，做到让14亿多人吃得饱、吃得好，保供基础扎实。

　　粮食保供制度完备。我国历来重视粮食和重要农产品稳产保供，中央一号文件等顶层政策将其置于突出位置，并把粮食和重要农产品纳入地方经济社会发展考核。中央和地方经济社会发展规划、产业发展规划，对粮食和重要农产品都有战略布局、系统规划。形成了“辅之以利、辅之以义”的支持体系，出台《国家粮食应急预案》《生活必需品市场供应应急管理办法》等应急办法，兼顾常态化保供与应急保供。

　　粮食供给数量充足。粮食产量连续十九连丰，连续八年稳定在1.3万亿斤以上。自2003年以来，粮食产量2-3年登上一个千亿斤新台阶，从4.5亿吨到5亿吨用时3年，5亿吨到5.5亿吨用时3年，5.5亿吨到6亿吨用时2年，6亿吨到6.5亿吨用时3年。其他重要农产品供给能力显著增强、品种更加丰富多样。我国是全球最大的蔬菜、水果生产国，猪肉产量常年在5400万吨左右，禽肉产量常年保持产大于需，牛羊肉产量在1200万吨以上，水产品产量约6500万吨。

　　粮食生产能力较强。紧抓耕地和种子两个要害，提升良种良法、农机装备水平。开展粮食生产功能区、重要农产品生产保护区建设，划定粮食生产功能区9亿亩，划定重要农产品生产保护区2.38亿亩。持续推进高标准农田建设，布局国家粮食安全产业带，形成一大批一季千斤、两季吨粮的优质良田。作物良种覆盖率超过96%，水稻、小麦种子自主率达100%。畜禽养殖规模化、标准化、专业化养殖水平提高，良种供给能力显著增强。

　　粮食流通韧性提升。建成八大粮食物流通道、“两横、六纵”粮食物流重点线路，形成成熟的现代粮食物流格局和运输网络，建成集应急供应网点、应急加工企业、应急配送中心、应急储运企业、国家级粮食市场信息直报点和地方粮食市场信息监测点于一体的应急响应体系。粮食、猪肉、棉花等重要农产品储备制度不断完善，发挥了调节供求、稳定市场、应对突发事件和维护农民利益的“调节器”作用。

　　统筹发展和安全，要把握好四方面关系

　　在新发展阶段，要辩证看待以下四方面关系，妥善处理粮食和重要农产品领域的“痼疾新患”，形成以安全保发展、以发展促安全的良好局面。

　　统筹“系统性”与“优先序”。保供制度设计需要系统思维，措施要明确优先序。农产品保供具有多对象、多环节、多部门、大范围、长周期等复杂特征，保供顶层设计上要有系统性考量。系统保护生产能力、加工能力、流通能力和农资产能，构建多部门协作机制。保供措施上，考虑经济社会发展要点、财政资源压力、政策实施效率，要明确措施优先序，避免“撒胡椒面”。聚焦重点品种、重点环节、重点部分，补齐关键短板，打造战略高地。

　　统筹“质”与“量”。粮食和重要农产品保供要更加安全，需统筹质的有效提升和量的合理增长。加快推进新一轮千亿斤粮食产能提升行动，从地、技、利、义等方面全方位夯实粮食安全根基，树立大食物观，构建多元化食物供给体系。要以量变的积累实现质变，更加重视农产品质量与食品安全。推动优质品种研发培育，调整调优种养结构，继续实施优质粮食工程，提升优质农产品供给能力，强化农产品质量安全监管。

　　统筹“技”与“策”。深挖技术与政策的支持潜力，协调配合形成更大合力。全面部署种业种源、农机农艺、农业颠覆性技术等领域，推动“藏粮于技”战略、种业振兴行动落实落地、抓出成效。以政策性信贷、政策性保险优化农业支持政策，进一步调动农民生产积极性。协调地方粮食安全责任分工，健全利益补偿机制，调动地方政府积极性。形成技术研发与政策支持合力，推动重大技术研发和应用，切实培育关键战略能力。

　　统筹“国内”与“国际”。我国消费需求刚性增长、资源环境压力加大、国内外生产成本倒挂等因素，使利用国际市场平衡、调剂和满足国内需求成为一种长期对策，迫切需要深化国际农业合作、寻求稳定的农产品贸易渠道。依靠国内国际两种资源、两个市场保障粮食和重要农产品安全，首先要做到以我为主、立足国内，“把饭碗牢牢端在自己手中”。再充分利用国际市场，同时防范国际农产品市场风险、加强战略性布局，更好地构建进口粮食供应链。

　　（本文为北京市习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心项目/北京社会科学基金一般项目“习近平总书记关于粮食安全的重要论述研究”(22LLGLC068)的阶段性成果）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）