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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）

解码中央农村工作会议 夯实“三农”压舱石 力争产能再上新台阶******

　　强国必先强农，农强方能国强 。近日召开 的中央农村工作会议锚定建设农业强国目标 ，对“三农”工作作出一系列重要部署，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，提出“实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动”“抓住耕地和种子两个要害”“健全种粮农民收益保障机制”等 。

　　业内专家表示 ，我国粮食安全形势总体向好，推动粮食产能迈上新台阶，进一步挖掘粮食增产潜力 ，粮食安全的根基将进一步夯实 。为此 ，要抓住耕地和种子两个关键，提高农民种粮综合收益 ，持续激发农民种粮 的内生动力 。

　　实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动

　　悠悠万事 ，吃饭为大 。会议将“保障粮食和重要农产品稳定安全供给”作为建设农业强国的头等大事 ，指出要“实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动”，抓紧制定实施方案 。

　　近年来，我国粮食产能稳定提升。国家统计局数据显示，2022年全年粮食实现增产丰收，全国粮食总产量达13731亿斤 ，比上年增加74亿斤，增长0.5% ，粮食产量连续8年稳定在1.3万亿斤以上 。人均粮食占有量达483公斤，高于国际公认的400公斤粮食安全线，做到了谷物基本自给 、口粮绝对安全 。

　　“我国粮食安全形势总体是好 的 ，不过 ，当前和今后一个时期 ，我国保障粮食安全仍面临一些风险挑战。”中国人民大学教授、国家粮食安全战略研究院院长程国强说，必须未雨绸缪，始终绷紧粮食安全这根弦 ，持续提升粮食综合生产能力 ，更好地保障粮食安全。

　　“据测算 ，我国粮食产量在‘十四五’期间有望达到1.4万亿斤 。”中国农业大学国家农业市场研究中心主任 、国家小麦产业技术体系产业经济研究室主任韩一军说 ，实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动，进一步挖掘粮食增产潜力，推动粮食产能迈上新台阶，为保障粮食安全夯实基础。

　　韩一军还表示，会议强调保障粮食和重要农产品稳定安全供给，这是在当前国际国内形势下对保障粮食安全作出 的重要部署。下一步，要统筹好稳定与安全 的关系 ，增强我国农业产业链韧性，切实提升大豆油料等产能和自给率，保障我国粮食和重要农产品全球供应链的安全稳定。

　　抓住耕地和种子两个要害

　　会议强调，要抓住耕地和种子两个要害 ，坚决守住18亿亩耕地红线，逐步把永久基本农田全部建成高标准农田 ，把种业振兴行动切实抓出成效，把当家品种牢牢攥在自己手里。

　　韩一军表示，继续提高粮食产能 ，耕地和种子 是关键。其中，在耕地方面 ，除了守住“18亿亩”红线之外，还要抓好高标准农田建设 、黑土地保护，这是提高粮食产能 的根基 。

　　近年来 ，各地加紧推进旱涝保收、稳产高产 的高标准农田建设 ，不断改善农业基础设施。到2022年底 ，我国高标准农田将累计建成10亿亩 。

　　“但要继续提高产量 ，靠扩大面积空间有限，重点还要提高单产 ，种子就成了关键中 的关键。”韩一军说，所以要把种业振兴行动切实抓出成效 ，要把当家品种牢牢攥在自己手里。

　　记者从农业农村部获悉，在我国农作物生产中，80% 的种子 是靠企业提供的 。近年来 ，我国种业企业发展较快，已经拥有两家全球前10强 的农作物种业企业 ，但 是多数企业规模小 、竞争力不强。

　　2021年7月，中央全面深化改革委员会第二十次会议审议通过《种业振兴行动方案》 ，明确要扶持优势种业企业发展。2022年8月，农业农村部发文表示要做优做强一批种业龙头公司，加快打造种业振兴骨干力量 。

　　农业农村部种业管理司相关负责人指出，只有让更多拥有自有品种的优势企业成为种业市场 的供应者、品种更新的推动者，才能真正落实种源自主可控的目标要求 。

　　健全种粮农民收益保障机制

　　要丰收，也要增收，才能持续激发农民种粮 的内生动力。

　　会议提出，要健全种粮农民收益保障机制，健全主产区利益补偿机制 。保障粮食安全，要在增产和减损两端同时发力，持续深化食物节约各项行动。

　　“健全种粮农民收益保障机制和主产区利益补偿机制，让农民种粮有利可图 、让主产区抓粮有积极性。”程国强说。

　　一直以来，种粮成本高 、收益低，是影响农民种粮积极性 的重要原因。此外，粮食生产还面临市场波动、自然灾害等风险挑战 。

　　为了确保农民种粮卖得出、有钱挣 ，近年来我国不断强化粮食生产政策扶持 ，加快建立健全农产品价格 、农业补贴 、农业保险等保障机制。2022年 ，中央先后向实际种粮农民发放一次性农资补贴资金400亿元 ，缓解农资价格上涨带来的种粮增支影响；继续提高小麦、稻谷最低收购价 ，稳定玉米、大豆生产者补贴和稻谷补贴政策 ，提高农民种粮积极性 ；在继续实施政策性农业保险 的基础上，实现三大主粮完全成本保险和种植收益保险在主产区产粮大县全覆盖。

　　农业农村部农村经济研究中心产业发展研究室主任曹慧表示，健全种粮农民收益保障机制，要构建价格、补贴 、保险“三位一体”的扶持政策体系 ，完善主产区利益补偿机制，采取有效措施巩固粮食功能区生产能力 ，防止出现功能弱化趋势 。此外 ，还要大力发展收购 、存储等农业社会化服务 ，减少粮食产后损耗，推动节本增效 ，提高农民种粮综合收益。(记者汪子旭 班娟娟)

　　（文图 ：赵筱尘 巫邓炎）