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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）

诸多顽疾积重难返 中国足坛亟待荡涤沉疴******

　　诸多顽疾积重难返，除弊革新需用重典——

　　中国足坛亟待荡涤沉疴

　　兔年新春的节庆气氛尚未散去，中国足坛依然深陷寒冬——大年初四，已坚守十余年的武汉长江俱乐部宣布退出中国男子足球职业联赛，成为新赛季准备期第一支选择离开的球队。

　　近几个赛季以来，每逢联赛结束都有球队解散或者退出的消息传出，甚至还出现过中超冠军(江苏苏宁)夺冠后即解散的尴尬。究其原因，经营困难入不敷出只是表象，规划乱、理念杂、人才缺、管理差等困扰中国足坛尤其是职业联赛多年的沉疴顽疾难除才是根源。如果不能在上述关键环节彻底除弊革新，中国足球的未来依然艰难。

　　刚刚过去的一年，对于武汉足球而言可谓“冰火两重天”——作为“升班马”的武汉三镇一鸣惊人，一举拿下中超冠军；而在武汉乃至湖北足球危难时刻扛起大旗的武汉长江，却最终未能“挺住”，只能接受中超降级和退出职业联赛的双重苦涩。

　　武汉长江俱乐部在通告中并未明确退出原因，只是承认“俱乐部和球队管理运营方面有很多地方做得不够好”。但关注中超等国内职业足球联赛的人们不难想到，近年来经营环境持续恶化，俱乐部经营举步维艰，是他们最终选择告别的主因。武汉长江，成为昔日中国足坛“金元风暴”后遗症的又一个受害者。

　　据公开资料显示，自2011年12月卓尔控股(长江俱乐部投资方)全面接手球队以来，累计投入已近40亿元人民币。但即便如此，武汉长江在昔日一掷万金的广州恒大、河北华夏幸福、江苏苏宁等所谓“豪门”面前也是“小儿科”。

　　受到“金元足球”的裹挟，绝大多数中超俱乐部、部分中甲甚至是中乙球队，在近10年来盲目进行军备竞赛，投入一路狂飙。例如2017赛季的中超“升班马”贵州恒丰，在首个中超赛季的投入就高达10亿元人民币。如脱缰野马一般的高额投入，最终成为压垮俱乐部的沉重枷锁。

　　据统计，算上武汉长江，中超联赛近4个赛季连续有4家俱乐部宣布解散退出。近4年来，中超、中甲和中乙三级职业联赛更有多达45家俱乐部宣布解散或退出。

　　更令人担忧的是，即便是中国足协从2018年开始推行球员限薪、俱乐部限投等措施，即便绝大多数球队近两年来的投入已逐步回归理性，但“金元足球”所带来的后遗症依然难以快速消除。武汉长江之后，不排除还有其他中超和中甲球队在新赛季揭幕前退出。

　　中国足球开启职业化改革已超过20年，但至今能够做到自负盈亏的俱乐部依然是凤毛麟角。缺乏科学规划和“造血”功能，一直让中超等国内职业足球联赛受到外界诟病。而一度让职业联赛深受其害的“假赌黑”顽疾沉渣泛起，更是成为中国足球在除弊革新过程中必须要直面和解决的问题。

　　从去年11月26日国足原主教练李铁接受监察调查至今，中国足坛的新一轮扫黑风暴正在持续推进。

　　据媒体报道，在李铁接受调查的过程中，先后有多名前中超或中甲俱乐部的教练及管理人员受到调查。而在1月19日，国家体育总局网站发布消息，中国足协执委、原秘书长刘奕涉嫌严重违法，正接受有关部门监察调查，中国足协常务副秘书长兼国管部部长陈永亮涉嫌严重违纪违法接受审查调查。这表明涉及足协管理层的严重违纪违法事件调查取得重大进展。

　　对此，中国足协迅速召开会议，强调要汲取教训，以案为鉴，反思警醒，加强对足球从业人员管理监督，努力营造风清气正的足球生态。

　　有业内人士表示，新一轮的足坛反腐扫黑工作，是中国足球除弊革新，再次出发的重要契机。“确实到了需要改变的时候。只有真正打造具备科学规划和先进理念的青训体系，以及运转良好成熟的职业联赛，中国足球才有崛起的希望”。

　　新春伊始，沉寂多时的中国足坛，随着中国男足亚运队集训名单的出炉，以及几支国字号青年军的重新集结逐步开启了新征程。但到记者截稿时为止，新赛季中超联赛何时揭幕，中国男足帅位如何调整，中国足协换届工作何时展开等关键问题依然悬而未决。尽快吹响“开场哨”，对于现阶段的中国足球而言至关重要。(李元浩)

　　(来源：工人日报 2023年02月01日 08版)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）