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）
习近平同土库曼斯坦总统谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行会谈******
新华社北京1月6日电（记者刘华）1月6日上午，国家主席习近平在人民大会堂同来华进行国事访问的土库曼斯坦总统谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行会谈。两国元首宣布，将中土关系提升为全面战略伙伴关系。
1月6日，国家主席习近平在北京人民大会堂同来华进行国事访问的土库曼斯坦总统谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行会谈。这是会谈前，习近平在人民大会堂北大厅为谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行欢迎仪式。新华社记者申宏摄
习近平指出，这是你就任总统后首次访华，今天又是中土建交纪念日，我们全面谋划中土关系下一步发展，共同宣布将两国关系提升为全面战略伙伴，意义重大。中国共产党正在团结带领全国各族人民以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴，土方正在积极推进土库曼斯坦复兴战略。中土两国理念相通，目标相似，利益相连，在发展振兴路上要携手努力，发挥互补优势，深挖合作潜力，实现共同发展。中方愿同土方一道，持续深化中土全方位合作，推动构建中土命运共同体，使两国关系在更高水平上向前发展。
1月6日，国家主席习近平在北京人民大会堂同来华进行国事访问的土库曼斯坦总统谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行会谈。这是会谈前，习近平在人民大会堂北大厅为谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行欢迎仪式。新华社记者姚大伟摄
习近平强调，中土构建命运共同体是在彼此尊重、坦诚互信、互利共赢的基础上，更好地深化互利合作、照顾彼此关切、巩固世代友好。双方要在彼此核心利益问题上相互支持，尊重各自走符合本国国情的发展道路。两国要加快发展战略对接，充分发挥中土合作委员会等机制作用，不断拓展合作的广度和深度，用实实在在的合作成果为两国关系提供支撑。面对国际和地区新形势新挑战，双方应该深化执法安全、生物安全合作，共同打击“三股势力”，筑牢维护两国发展的安全屏障。双方要加强各领域各层级交流，开展人文合作，深化人民感情，筑牢两国关系持续健康发展的民意和社会基础。
习近平强调，双方要优先扩大能源合作。天然气合作是中土关系基石，扩大天然气合作符合中土双方战略和长远利益。双方要加快实施重大项目合作，同时全面挖掘绿色能源、天然气利用、技术装备等领域合作潜力，打造全产业链合作。双方要稳步推进经贸合作，落实好《中土政府关于扩大经济关系的合作规划》，探讨扩大两国经贸合作的新途径、新办法。中方支持更多有实力的中资企业赴土投资兴业。要加快促进互联互通，提升两国人员往来便利化水平。新冠疫情暴发以来，中土积极开展疫苗合作，充分体现了同舟共济、共克时艰的合作理念。双方要继续加强医疗卫生合作以及传统医学领域的交流互鉴，加快在土库曼斯坦设立传统医学中心。持续密切人文交流，加快推进互设文化中心工作，早日建成鲁班工坊。要扩大新闻、媒体等领域合作，办好2023－2024年中土互办文化年活动，支持扩大两国地方合作。
习近平强调，“中国+中亚五国”合作机制是中国同中亚国家开展合作的新机制，公开透明、互利共赢、平等互惠、务实管用。中方愿与土方加强沟通协作，办好首届“中国+中亚五国”峰会。中土都主张维护和平、促进发展，是推动全球治理改革的同路人。中方支持土方同上海合作组织开展建设性合作，愿同土方一道，践行真正的多边主义，共同推动构建人类命运共同体。
1月6日，国家主席习近平在北京人民大会堂同来华进行国事访问的土库曼斯坦总统谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行会谈。新华社记者申宏摄
谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫表示，很高兴在土中建交31周年这一具有历史意义的日子对中国进行首次国事访问。土中友好交往源远流长，古老的丝绸之路将两国紧密联系在一起。建交以来特别是2013年建立战略伙伴关系10年来，两国各领域多层次交流合作取得丰硕成果，人民友谊更加深厚，友好关系日益巩固。土方高度评价两国关系发展成就，对两国高水平互信和合作成果深感自豪，愿意同中方加强互访交往，学习借鉴中国成功发展经验，全方位深化两国互利合作，实现共同发展。土方坚定支持中国维护国家主权和领土完整，坚决反对任何企图分裂中国的行径。土方愿积极推进“复兴丝绸之路”战略同“一带一路”倡议对接，进一步扩大两国经贸合作，加强天然气等能源合作，推进跨境铁路等互联互通建设，更好造福两国人民。土方也期待同中方进一步密切文化、教育等人文交流和医疗卫生等领域合作。土方愿同中方一道，将双边关系提升为全面战略伙伴，并共同推动构建土中命运共同体，给两国人民带来更多福祉。
谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫表示，我愿再次祝贺中国共产党第二十次全国代表大会取得圆满成功。在习近平主席英明和坚强领导下，中国经济社会发展取得巨大成就，为推动构建更加公正合理的国际秩序发挥着重要建设性作用。中国共产党是中国人民的主心骨。土方坚信，中国未来一定会取得更大成就，为维护世界和平稳定与繁荣作出更大贡献。土方同中方在很多国际地区问题上拥有相同或相似观点，愿同中方加大相互支持，更加密切协作。土方高度评价并完全支持“中国+中亚五国”合作机制，愿积极支持中方成功举办“中国+中亚五国”峰会，共同维护地区安全和发展。
1月6日，国家主席习近平在北京人民大会堂同来华进行国事访问的土库曼斯坦总统谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行会谈。这是会谈后，两国元首签署并发表《中华人民共和国和土库曼斯坦联合声明》。新华社记者岳月伟摄
1月6日，国家主席习近平在北京人民大会堂同来华进行国事访问的土库曼斯坦总统谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行会谈。这是会谈后，两国元首签署并发表《中华人民共和国和土库曼斯坦联合声明》。新华社记者岳月伟摄
会谈后，两国元首签署并发表《中华人民共和国和土库曼斯坦联合声明》，共同见证签署“一带一路”、绿色发展、数字经济、卫生、文化、体育、新闻媒体、天然气等领域合作文件。
会谈前，习近平在人民大会堂北大厅为谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行欢迎仪式。
1月6日，国家主席习近平在北京人民大会堂同来华进行国事访问的土库曼斯坦总统谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行会谈。这是会谈前，习近平在人民大会堂北大厅为谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行欢迎仪式。新华社记者申宏摄
1月6日，国家主席习近平在北京人民大会堂同来华进行国事访问的土库曼斯坦总统谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行会谈。这是会谈前，习近平在人民大会堂北大厅为谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行欢迎仪式。新华社记者岳月伟摄
天安门广场鸣放21响礼炮，礼兵列队致敬。两国元首登上检阅台，军乐团奏中土两国国歌。谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫在习近平陪同下检阅了中国人民解放军仪仗队，并观看分列式。
当天中午，习近平在人民大会堂金色大厅为谢尔达尔·别尔德穆哈梅多夫举行欢迎宴会。
王毅、何立峰等参加有关活动。
土库曼斯坦副总理兼外长梅列多夫等6位内阁副总理陪同访问并参加有关活动。
