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）
WTT澳门冠军赛国乒斩获两冠 孙颖莎、王楚钦夺魁******
中新网北京10月23日电(刘星晨)23日，2022年世界乒乓球职业大联盟(WTT)冠军赛澳门站比赛落幕。在女单和男单决赛中，孙颖莎和王楚钦分别击败队友陈幸同、樊振东，揽下冠军。
决赛前，一则#国乒提前包揽男女单打冠亚军#话题词条阅读量突破六千万。看得出，在赛事密集的十月，球迷们对于国乒选手们的表现很是关注。
图片来源：微博截图用成绩说话的两位冠军
在球迷们眼中，孙颖莎和王楚钦早已是“年轻有为”的代名词。
女单决赛中，孙颖莎、陈幸同很快进入状态。孙颖莎在关键分把握上更胜一筹，先下一局。次局比赛，孙颖莎加快进攻速度建立领先优势，以11:8再赢一局。第三局比赛，陈幸同攻击孙颖莎反手奏效，扳回一城。第四局比赛，陈幸同在多拍相持中失误偏多，孙颖莎11:6获胜。第五局比赛决胜时刻，孙颖莎连续进攻得手，以12:10夺冠。
图片来源： WTT世界乒联官方微博随后的男单决赛，樊振东开局失误偏多，王楚钦抓住机会一举拉开比分，以11:5先声夺人。次局局末，樊振东连续攻击王楚钦反手得手，扳回一城。第三局，王楚钦正手持续发力，以12:10取胜。第四局，樊振东局末频繁利用正反手调动对手，扳平比分。第五局，樊振东在多拍回合中失误开始增多，以1:11落败。决胜局中，王楚钦开局取得4:0领先。此后，他的正手进攻得到发挥，拿下比赛胜利。
图片来源：WTT世界乒联官方微博本次WTT澳门冠军赛，王楚钦和孙颖莎展现了各自统治力。1/4决赛中，王楚钦战胜老将马龙，拼下一场艰难的胜利。半决赛面对瑞典名将莫雷加德，王楚钦在胶着局势中，对球的处理更加得当，战胜对手成功晋级决赛。
女单赛场，孙颖莎的对手实力同样强劲，而她也展现了自己的“大心脏”。半决赛面对法国球员袁嘉楠时，孙颖莎快速应变，适应了对手高抛发球后，牢牢掌握了比赛节奏。要知道，袁嘉楠此次比赛表现出色，接连战胜王曼昱、石川佳纯等名将。
决赛赛后，孙颖莎肯定了自己和队友的表现，并直言希望将出色状态延续到下一站比赛。
图片来源：WTT世界乒联官方微博“爆冷”背后需敲响警钟
相较斩获两冠，本次澳门冠军赛上中国选手遭遇的几次“爆冷”令人更感意外，同时也为国乒“梦之队”敲响了警钟。
在女单1/16决赛中，王曼昱2:3不敌袁嘉楠，遗憾止步首轮。面对37岁的华裔老将，王曼昱多次在领先时被对手追平。看过比赛的球迷不难发现，王曼昱状态并非最佳，不断出现失误后导致心态发生变化。成都世乒赛上，王曼昱曾在女团决赛中击败日本名将伊藤美诚，是中国队斩获冠军的功臣。于她以及国乒选手而言，如何能够在密集赛程中持续保持良好竞技状态，是未来需要去考虑的问题。
图为梁靖崑在比赛中。图片来源：WTT世界乒联官方微博而包括陈梦、梁靖崑等国乒选手同样遭遇“爆冷”出局。对阵名气并不算大的罗马尼亚选手斯佐科斯，世界排名第二的陈梦在比赛中稍显沉闷，决胜局中以11:13落败，止步八强；面对法国新星勒布伦时，梁靖崑手握赛点时没能把握住机会，被对手逆转取胜。翻看过往历史，如何能在“外战”中提升稳定性，或许将成为梁靖崑需要重视的问题。
此外，国乒男队队长马龙也遭遇到华裔名将邱党的挑战。成都世乒赛上，二人曾有过交手，彼时马龙3:1战胜对手。此番再度交锋，这位欧洲直板新星显得更加放松。双方苦战至决胜局，经验更丰富的马龙惊险过关。
图为陈梦在比赛中。图片来源：WTT世界乒联官方微博随着比赛打磨，各国选手对国乒的“群狼围攻”之势愈演愈烈，大家都在寻找不同的方式来撼动国乒的霸主地位，而这也需要中国队在未来提高警惕。
新老交替仍在进行
23日下午，WTT世界乒联公布了2022新乡WTT世界杯决赛男、女单打16位球员名单，国乒男、女队各有5人入围，分别为：樊振东、马龙、梁靖崑、王楚钦、林高远；孙颖莎、陈梦、王曼昱、王艺迪、陈幸同。
通过本次比赛能够看出，国乒的新老交替仍在进行中。澳门冠军赛期间，马龙度过了34岁生日，很快将迎来第20年国家队生涯。驰骋赛场多年的他依旧热爱不减，“年龄是数字也是最宝贵的经历，但绝不是继续向前的阻碍。”生日当天，他在社交媒体如是写到。
图片来源：马龙微博在一场国乒内战中，王楚钦3:2战胜了马龙。纠缠的局势中，年轻人笑到了最后。赛后，马龙的眼中满是欣慰。而在王楚钦看来，“龙队”依旧是世界范围内追分能力最强的选手。
女单半决赛中，陈幸同与伊藤美诚相遇。面对刚刚度过22岁生日的日本名将，陈幸同展现了出色状态。在适应对手发球节奏后，很快掌握比赛主动权，成功与孙颖莎会师决赛。
资料图：成都世乒赛团体赛国乒男团捧杯。 安源 摄从成都世乒赛到WTT澳门冠军赛，国乒在适应各国对手的同时也在积极调整自身状态。正如国乒男队主帅秦志戬此前所言，“我们和对手都在成长。东京奥运会后，很多队伍进入新老交替，更多年轻选手登上世界舞台，展现了一定实力。”
通过比赛历练，更多选手抓住机会展现了自己。而新老传承、良性队内竞争也是国乒一直以来的传统。“铁打的冠军”需要队员们齐心努力去捍卫，未来等待国乒的挑战还有很多，用孙颖莎的话说，“我们下个赛场见”。(完)
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