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）
重点机构和场所加强健康监测和早期干预******
【抗疫中，我们众志成城㊼】
光明日报记者 陈海波
新冠病毒感染“乙类乙管”后，不再划定高低风险区。但一些人员密集、老年人等脆弱人群集中的机构和场所，仍然不可大意。
“实施‘乙类乙管’措施后，重点人群、重点机构、重点场所仍然是防控重点。养老机构、社会福利机构等场所高风险人群较多、人员集中，疫情传播风险大，要加强健康监测和早期干预，确保重症高风险人员能够及时发现、及时转诊、及时救治。商超、物流、餐饮、交通等行业从业人员要加强个人防护，做好自我健康监测，出现症状及时报告。”国家卫健委新闻发言人、宣传司副司长米锋1月11日在国务院联防联控机制新闻发布会上表示。
对重点机构和场所开展健康监测
“乙类乙管”后，哪些机构和场所是疫情防控的重点？
中国疾控中心传防处研究员常昭瑞介绍，重点机构主要包括养老机构、儿童福利领域服务机构、精神卫生福利机构、学校、邮政快递、医疗机构等，重点场所主要有客运车站、商场超市、农贸（集贸）市场、餐饮服务单位以及沐浴服务单位等人员密集、空间密闭、容易发生聚集性疫情的场所。这些机构和场所应落实好单位防控责任和个人的疫苗接种、自我防护、健康监测、环境清洁消毒和通风换气等措施。
奥密克戎变异株传播速度快，重点机构和场所人员密集，一旦有传染源引入，短期内易造成传播扩散。“在落实好重点机构和场所常规防控措施下，要通过开展健康监测以及抗原或核酸检测，及早发现疫情。”常昭瑞说。
那么，如何加强监测？
常昭瑞指出，对社会福利机构等脆弱人群集中的场所，每日至少要开展两次全体人员的体温检测和新冠病毒感染相关症状监测。根据机构是否采取封闭管理，对机构内工作人员和被照护人员分类开展定期核酸或者抗原检测。如果出现可疑症状，要及时采取核酸或者抗原检测。医疗机构重点要做好重症高风险住院患者的抗原或核酸检测，及时发现和管理感染者，降低疫情在医疗机构内的传播和扩散。其余重点机构和重点场所工作人员要加强监测，出现症状时要及时进行抗原检测和核酸检测。
制定商场超市等场所疫情防控操作指南
春节期间，商场、超市、农贸市场等客流量比较大，如何做好疫情防控？
商务部消费促进司一级巡视员耿洪洲介绍，商务部在加强市场监测预警，指导商贸流通企业加大备货力度、保障生活必需品市场供应充足的同时，严格按照“乙类乙管”总体方案，制定了商场、超市、农贸（集贸）市场等重点场所新冠病毒感染疫情防控操作指南，明确防控制度、环境卫生、员工卫生防护等要求，指导行业做好防控工作。
要防控疫情，首先得做好自我防护。耿洪洲说，要做好员工自我健康监测，如有相关症状，要及时报告并开展抗原或核酸检测；符合疫苗接种条件的员工需要完成疫苗加强接种，实现“应接尽接”；员工工作期间全程佩戴口罩，穿戴一次性手套等防护用品；引导顾客全程规范佩戴口罩。同时，加强环境卫生消毒。
此外，提倡无接触服务。“鼓励顾客优先采用扫码付款方式结账，尽量减少人员接触和排队时间。鼓励线下与线上购物相结合，因地制宜开展即时零售、网订店送等服务。”耿洪洲说。
养老机构做到关口前移
“现在全国有4万多个养老机构，入住老年人220多万人，一旦养老机构发生感染，容易形成聚集性感染，而且老年人感染后，重症风险比较高。”民政部养老服务司副司长李邦华指出。
那么，养老机构如何做好防护，实现老年人“保健康、防重症”？
李邦华说，要做到关口前移。
他介绍，养老机构要每天至少两次健康监测和每周两次核酸或抗原检测，做到老年人疑似新冠感染症状的“早发现”，以及养老机构阳性人员的“早发现”。落实老年人分类分级健康服务，为老年人配备必要的血氧仪和吸氧设备，做到老年人重症前期“早识别”。发挥养老机构内设医疗机构和定点协议医疗机构的作用，储备相应药物，通过远程或者上门服务，做到老年人诊疗的“早干预”。健全养老机构感染者的转运机制和就医绿色通道，提高转诊效率。
当前，一些长期封闭管理的养老机构面临很多困难。对此，李邦华表示，要加强养老机构的纾困，及时组织工作人员安全有序进行轮换和休整，同时加强对养老机构工作人员和老年人的关心关爱。
“尤其是春节来临之际，要加强心理疏导和春节相关活动安排，同时推动各地出台更多有针对性的养老机构纾困政策，帮助养老机构渡过难关。”他说。
（光明日报北京1月11日电）
《光明日报》（ 2023年01月12日 04版）
