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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）

军史教育路上“追光者” ******

　　党的二十大报告鲜明提出：“加强军史学习教育，繁荣发展强军文化，强化战斗精神培育。” 军史是我军的“家史”，是最好的“教科书”。近10年时间里，武警工程大学军事基础教育学院教员蒲元，几乎把业余时间都投入到同一件事——寻访革命老兵，守护军史记忆。

　　在蒲元看来，如何从厚重的党史军史中汲取营养，用昨天的故事打动今天的官兵，是开展思想教育的一项重要课题。在他的感召下，一批又一批青年军人加入其中，在触摸历史中获得力量、传承精神。

　　冬日西安，寒风阵阵，武警工程大学一间教室里却气氛热烈，坐满了慕名前来听课的各专业学员。这堂课是《军事历史》，授课老师正是寻访老兵的志愿者、教员蒲元。

　　一堂历史课，缘何成为学校的“爆款”？结合寻访老兵经历，蒲元饶有兴致地给大家讲述了自己在陕西省澄城县冯原镇考察壶梯山战役遗址的场景。壶梯山战役是西北野战军南下关中第一战，更是解放大西北的序幕之战。这部分内容是他临时添加的，没有参考作战图和其他资料。只见蒲元胸有成竹地在移动白板上快速手绘了一幅战斗示意图，形象具体，一目了然，赢得学员一片喝彩。

　　寻访·和时间赛跑

　　蒲元和老兵结缘，还要从2013年冬天说起。那时，从事军事历史教学的蒲元在撰写一篇有关抗战史的文章。为了搞清一些模糊的史实，他托战友联系上几位健在的八路军、新四军老战士。

　　这是蒲元第一次与抗战亲历者面对面交流。几位老兵保家卫国、奋勇杀敌的经历让蒲元深受震撼。同时，老兵对后辈的殷殷嘱托让他陷入沉思：“当亲历者芳华不再，谁来留住他们的故事？”寻访和关爱老兵的念头，在他心中悄然萌生，从此扎下根。

　　之后，蒲元加入当地关爱老兵志愿者队伍，开启漫漫寻访路，并与百名老兵结下不解之缘。

　　“蒲教员，您在寻访过程中有哪些难忘的经历呢？”台下学员争相发问。

　　“寻访老兵惠凤财算是我一段比较偶然的经历。”蒲元回答道。2019年五一假期，蒲元应邀赶赴陕西省渭南市参加一位已故抗战老兵的墓碑揭碑仪式。活动中，蒲元身旁坐着一位神态威严、气度不凡的老者。经询问得知，这位名叫惠凤财的老人，竟是从朝鲜战场回来的，曾服役于志愿军第1军第1师第1团3营8连。

　　活动结束后，蒲元一行人赶忙到惠凤财老兵家中探望。在向蒲元介绍老照片和老物件时，惠凤财的思绪回到多年前的抗美援朝战场。讲到兴致处，只见他随手抄起一根木棍开始演示刺杀动作，一招一式仿佛还是当年的模样。

　　以往关爱老兵，蒲元和志愿者都会提前准备物资。这次情况特殊，大家身上没带现金，偏僻的村子里也难以采购礼品。情急之下，蒲元想起车里有一个电热水器和一床珊瑚绒被罩，赶忙取来赠予老兵。

　　中午，老兵家人执意留他们吃了一顿便饭。席间，蒲元听到老兵开心地小声告诉邻居：“今天志愿者来，给我送了慰问品。”蒲元想，让老兵高兴的不是慰问品，而是后辈军人对老兵崇高的敬意。

　　蒲元在讲台上讲得津津有味，学员在台下听得入神。

　　在讲到八路军晋察冀军区部队老战士赵魁华时，得知这位老兵参加过著名的黄土岭战斗，学员们无不为之赞叹；在讲到八路军鲁南军区部队老战士曹传芳时，通过播放口述视频，一段段惊险的战斗故事让学员们深受震撼；在讲到八路军太行军区老战士邓永顺时，学员们被老兵救治日军战俘并将其成功感召的经历深深打动……

　　然而，寻访老兵10年来，蒲元明显感到，亲历战争的革命老兵逝去的速度逐渐加快。“要抢救性挖掘更多老兵的口述历史，这既是对老兵戎马一生的致敬，也是深化军史教育情感认同的重要方式。”蒲元说。

　　关爱·老兵不孤单

　　“关爱老兵，不仅仅是日常送生活物资、春节送年货、寿辰送蛋糕鲜花，”蒲元介绍说，“我们还专门设计了一套致敬流程，庄严的仪式让每名接受致敬的老兵及参与的志愿者们都终生难忘。”

　　“今天，请接受我们全体志愿者最崇高的敬意。当年，日寇入侵，山河变色，是您响应号召，挥泪告别家人，为民族自由而战……历史不容忘记，民族英雄不容忘记！”每次为抗战老兵举行致敬仪式时，蒲元等志愿者都会饱含深情地诵读这段为他们量身定制的致敬词。在激昂的乐曲声中，致敬仪式开始，蒲元为老兵佩戴绶带，宣读致敬词，敬赠“抗战英雄”牌匾和印有老兵照片的纪念挂历，并将一枚特别定制的纪念章别在老兵胸前。

　　电话询问、初访、致敬仪式、日常探访……蒲元和志愿者们远赴新疆、湖南、四川、山东、河南等地，足迹遍布100多处革命遗址和纪念设施，关爱老兵300余人次，在送去慰问品的同时，更给老兵以精神上的慰藉。

　　随后，蒲元又向学员们讲述了自己意外寻访到的老兵。

　　2018年，国务院办公厅印发《为烈属、军属和退役军人等家庭悬挂光荣牌工作实施办法》，蒲元到社区为岳父登记退役军人信息。他突然想到：“已经登记的人中会不会有抗战老兵呢？”于是，他请求工作人员查询90岁以上的登记者。在键盘的敲击声中，一位名叫樊心孝的高龄老人引起了他的注意。

　　在与樊心孝的儿子电话交流后，老人抗战老兵的身份得到确认。1944年春夏之交，樊心孝从家乡山西临县参军，被编入八路军第120师，跟着贺龙的部队上了前线。得知这一消息，蒲元激动不已，毕竟像樊心孝这样健在的抗战英雄已经不多了。

　　然而，更大的意外还在后面。樊心孝的家，竟然就在蒲元岳父家楼下。蒲元感慨道：“相见不相识，真没想到，老兵近在咫尺，抗战历史就在身边。”

　　蒲元和志愿者来访那日，樊心孝特意让子女帮他找出旧军装，穿戴整齐，端坐在沙发中央。一眼看去，老兵仿佛仍是当年那名英勇的战士。

　　去年国庆期间，蒲元再次前往西安市长安区，看望一位与人民军队同岁的老兵。

　　栾绍本，1927年生人，1943年从山东平度入伍，多次参加反“扫荡”作战，后因伤返乡。1946年，栾绍本再次入伍，曾参加孟良崮战役、济南战役、淮海战役、渡江战役等。在孟良崮战役中，栾绍本3处负伤倒在血泊中。直到1982年，一枚距离脊椎较近的弹头才从栾绍本身体里取出。

　　“非常震撼。透过蒲教员的讲述，我们的思绪一下子回到当年那段战火纷飞的岁月，老兵栾绍本的故事让我至今记忆犹新。”毕业学员、现服役于武警安徽总队的张琪说。

　　传承·同行者渐多

　　下课铃声响起许久，还有不少学员争相提问：“蒲教员，您做志愿者，花费这么多时间精力，到底图什么？”

　　在蒲元心目中，关爱老兵是一种自觉行动。除了向老兵送去慰藉和尊重外，他希望收集更多史料，把课上好，把学员教好，这是他的“私心”。

　　“对老兵的铭记，不仅仅是记下一个个名字，更是借此点亮更多人的心灯。”蒲元所在的教研室承担军事历史课程教学任务，与中国近现代战争史密切相关。他认为，除了宏大的历史叙述和细致的理论讲解外，加入老兵的战斗故事和关爱老兵的心路历程，不仅可以提升授课的代入感，还能让青年学员沉浸在英雄的事迹里，感受军人的血性胆气。

　　为更好地弘扬革命传统，蒲元精心打造“英雄·从战场走来”专题讲座，多次应邀到政府部门、部队、学校宣讲，让更多人触摸有温度的战斗历史。

　　令蒲元难忘的是一次与中学生的交流。

　　2019年10月，蒲元应邀为西安市高新一中沣东中学新生进行爱国主义教育。此前，蒲元从未走进中学校园开展宣讲。他担心的是，孩子们能不能接受战争的残酷，能不能真正感悟到抗战的精神力量。

　　蒲元试图调整课件和教案，但这种尝试很快失败了。因为“英雄”两个字的背后，必然与坚韧、奉献乃至牺牲紧密相连，任何人为的割裂和掩饰都会失真。这样的讲座，又怎能打动人心？

　　带着忐忑的心情，蒲元开始授课，现场900多名中学生的反应完全出乎他的预料。学生们倾听的神态、专注的眼神，很快让蒲元打消了顾虑。随着故事的深入，全场师生仿佛和英雄前辈们同在战场：感伤时，全场静谧无声，不少学生眼角噙满泪水；感动时，掌声像雷鸣般响起。

　　把课堂延伸到社会，把教育贯穿到课外，引导学员亲身参与关爱老兵公益活动，是蒲元近年来努力的方向。

　　在蒲元的带动下，毕业学员在走上一线带兵岗位的同时，关爱老兵的脚步从未停歇：毕业学员张琪在老家河南商丘寻访抗战老兵徐永振，为老兵送去节日问候；学员殷婧璇毕业后分配到武警山东总队，与战友一同看望八路军老兵梁金发；学员卢旦晨毕业后分配到武警江西总队，她把一位新四军老兵请到总队，为新入伍的战士作报告……

　　“我会一直坚持下去。”蒲元说，虽然每次的致敬仪式都很短，但崇尚英雄、学习英雄、关爱英雄的故事才刚刚开始。(董浩田 李 智 本报记者 单慧粉 解放军报)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）