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）

温暖心语，中国军人向您诉说******

　　青春的礼物

　　一支签字笔，共同书写未来

　　春节前，陆军少尉孙顾峰接到母亲的视频电话：“年前大扫除，我特意把你最喜欢的这支笔也擦干净放好了。”镜头从母亲脸上一晃而过，最终定格在书桌一角。

　　画面中，一支黑色签字笔静静躺在桌角。它的笔夹已经遗失，透明的笔身布满岁月的痕迹。

　　这是一支常见的签字笔，也是孙顾峰最熟悉的一支签字笔。握着这支笔，孙顾峰曾经一笔一画写下入党申请书，也曾龙飞凤舞地在新教材上签下自己的名字。

　　打完电话，孙顾峰的思绪飞回到几年前的那个春节……

　　深夜营院，灯光穿过窗棂，将“福”字的影子打在路旁积雪上。东部战区陆军某旅一个连队学习室里，趴在书桌上的孙顾峰裹紧军大衣，打了个寒战。学习室的空调不太给力，孙顾峰的手冻得有点僵硬，手中的笔出墨也断断续续。

　　春节的热闹，似乎与孙顾峰无关。眼看着军队院校招收士兵学员统一考试的日子越来越近，他将全部业余时间投入到复习中。

　　翻过一页卷子，孙顾峰突然感觉眼前的灯光暗了下来。他一抬头，见班长王鸿运站在他身边，仿佛已经站了许久。

　　“小孙，送你一支笔！这支笔是我的‘幸运笔’，每次考试我都用它。祝你顺利考上军校！”班长拉开大衣拉链，从迷彩服上衣兜里掏出一支黑色签字笔，笑呵呵地递给孙顾峰说，“写得顺畅，复习的心情也会好一些。”

　　攥住这支带着班长体温的签字笔，孙顾峰心里暖暖的。他小心翼翼地将笔放进笔袋最前面的夹层里。从此，无论是野外驻训还是参加演习，孙顾峰一直随身携带着这支笔。

　　带着班长的祝福，那年，孙顾峰成为连队近年来第一位考上军校的士兵。

　　军校的日子过得飞快。在这支签字笔的陪伴下，孙顾峰开启了新的军旅时光。

　　对孙顾峰来说，这份来自班长的礼物，不仅是一支“幸运笔”，还是一份最难忘却的温暖。

　　时间流逝，这支笔划痕越来越多，笔帽由于频繁开合也变得松弛。后来，孙顾峰把它带回家，珍藏起来。

　　军校毕业后，孙顾峰回到老连队任排长。那天傍晚，他突然看到一个熟悉的身影。“班长！”孙顾峰大喊一声。王鸿运闻声跑过来，一把抱住了他。

　　能回到老连队，与老班长再次相遇，孙顾峰喜出望外。不同的是，他从过去的“跟跑者”，变成了如今的“领跑者”。

　　连队春节联欢会上，王鸿运收到了一份特殊的礼物——孙顾峰送给他的一支笔。

　　王鸿运知道，孙顾峰是想对他说：未来的日子，我们共同书写。

　　陪伴的礼物

　　第8架航模，祝你高飞远航

　　夜晚，仰望天空，伴随着越来越大的轰鸣声，一个红色的亮点越来越近。空旷的跑道旁，整齐排列的跑道灯指向家的方向。

　　舱门打开，西部战区空军某雷达旅二级军士长胡勇华，随着归家的人流涌了出来。

　　鞭炮声中，胡勇华越走越快，身后拖着的行李简直要飞了起来。走到家门前，他停下脚步，捋了一把头发，然后才轻轻敲门。

　　“爸爸！”只听屋内传来亲切的喊声，儿子跑了过来打开门。

　　“爸爸！飞机！”儿子扑上来，伸出小手。胡勇华笑呵呵地一把将儿子抱起来问：“什么飞机呀？”

　　“战斗机！”儿子兴奋地回答。胡勇华忙从背包里掏出一个航模盒子，递给儿子。

　　这是一架歼-20战机的精致模型，也是胡勇华送给儿子的新春礼物。

　　儿子对飞机的兴趣，始于两岁那年。

　　那次，胡勇华休假即将结束，带着妻儿一起乘车返回部队。半路上，一架飞机从他们头顶掠过。妻子告诉儿子，这就是飞机。

　　儿子把小脸贴在车窗玻璃上，眼睛一眨不眨紧盯着那架飞机，直到飞机消失在天际。

　　那时，胡勇华的单位驻扎在戈壁滩，周围人烟稀少，家属房里只住了他们一家人。因为没有玩伴，儿子每天的乐趣就是出门看飞机。

　　戈壁滩的天空，格外晴朗，每天都有飞机从头顶飞过。飞机长长的尾迹划过半个天空，吸引着孩子的目光。

　　看着儿子孤单的身影，胡勇华有些心酸。只要一有空，胡勇华都会抱着儿子坐在门前，给他讲飞机的故事。

　　后来，儿子跟着妻子回了老家。胡勇华只有休假时才能回去陪伴家人。妻子常常会抱着儿子迎接他归来。不知从什么时候起，在儿子心中，“父亲”与“飞机”紧密相连。

　　“爸爸是专门‘看’飞机的雷达兵。”胡勇华这样告诉儿子。上机值班时，他紧盯雷达显示屏，屏幕上的飞机航迹好似一个米粒状的绿色小线条。每天，都有许多小线条从屏幕的一边移动到另一边。偶尔，不同的小线条会短暂地交错，然后飞往各自的方向。

　　空军官兵对飞机总有一种莫名的情愫。儿子是在部队医院出生的“蓝天娃”。每当听到儿子说长大后要开飞机，胡勇华总是很欣慰。

　　这些年，胡勇华回家过年的次数并不多。每次回家探亲，他总会给儿子带回一架航模作礼物。这架歼-20航模，是他送给儿子的第8个航模。

　　看着儿子捧着歼-20航模爱不释手，胡勇华盼望，未来有一天，儿子能实现理想，驾驶最先进的战机高飞远航，和自己一起守护祖国的蓝天。

　　成长的礼物

　　三十八封信，祝福送给你

　　装好第38个信封时，已是凌晨。武警少尉李佳泽翻开笔记本，在最后一名新兵的名字后面做上标记。

　　今年春节，武警第二机动总队某支队排长李佳泽，要为自己带过的38名新战友每人写一封信，作为新春礼物。

　　去年秋天，李佳泽开始带新兵。他特地请教了一名经验丰富的老班长，该如何带好兵。老班长送给李佳泽两个字：用心。

　　几个月下来，李佳泽对“用心”二字有了深刻体会。“我发现，很多在我看起来毫不起眼的小事，对新兵们来说，却是天大的事。”他说。

　　一个周末，李佳泽发现有名新兵满脸焦躁。原来，这名新兵的迷彩服晾干后找不到了。李佳泽一边安慰他，一边帮他到处寻找。

　　晚上查铺查哨，李佳泽一个班一个班地询问这件作训服的下落。排里没找到，他又去别的排找。直到问遍了整栋楼的人，这件遗失的迷彩服才找到。看到这名新兵终于露出笑容，满头大汗的李佳泽觉得再累也值。

　　信任，便由这些小事一点点累积而来。后来，排里的新战友们渐渐对这名年轻的排长敞开了心扉。他们愿意对排长讲自己的故事，与排长分享自己的小秘密。“我和新兵们应该是双向奔赴的关系。我把他们放心上，他们才会信任我。”李佳泽说。

　　新兵大队组织第二次射击考核，新兵们成绩不理想，一个个垂头丧气。大队长发了火，还点名批评了李佳泽。总结射击体会时，不少新兵写道：就算是为了让排长不再被批评，我也要好好训练。

　　不久后，新兵大队组织第三次射击考核，李佳泽带领新兵们打出了优异的成绩，得到了大队长的表扬。当时，李佳泽觉得特别有成就感。

　　新训结束，李佳泽带的新兵们军政素质都有了显著提高。“或许，未来我还能带出更好的兵。不过，就像新老师带新学生，老师总会觉得自己带出的第一届学生最难忘。”李佳泽说。

　　“亲爱的邓瑞辉”“亲爱的侯静”“亲爱的翁泳淋”……提起笔，无数回忆从李佳泽的笔尖流淌而出。

　　“每个人都是一个独特的个体。许多看似平凡的人，其实内心蕴藏着强大的能量，只是暂时没有爆发出来而已。”这几个月，李佳泽和新兵们都收获了成长。

　　在一封封亲手写就的信里，李佳泽将最美好的祝福，送给这群最亲爱的人。

　　抽屉里，38个红色信封叠在一起。李佳泽期待着，战友们展开信纸那一刻绽放的笑容。

　　迟到的礼物

　　一块戍边石，祖国请放心

　　新春佳节，新疆军区梧桐沟边防连官兵围坐在一起，举杯同庆。节日聚餐的饭菜非常丰盛，可列兵王龙匆匆吃了几口，便回到宿舍。

　　王龙从抽屉里取出那张还未写完的信，提笔继续往下写。写着写着，一颗硕大的泪珠滚落下来，打湿了信纸。

　　“爸爸，我真的很想您。您离开我已经294天了。如果您能看到儿子穿上军装，一定会很开心吧……”

　　294天以前，王龙从未想过，有一天自己会穿上军装，站在祖国边防线上。

　　王龙的父亲，曾是一名边防军人。退役后，老兵时时梦回军营。老兵穿过的绿军装，至今仍整齐地挂在衣柜里；家中橱窗里，摆放着他从界碑前捡回的戍边石。老兵特别希望儿子继承他的志向，也穿上这身军装。

　　过多的期盼，反倒造成王龙的逆反心理。后来，王龙考上了大学。那年寒假，父亲又一次建议他入伍。王龙激动之下和父亲大吵一架，转身离去。

　　父子俩都没有想到，这竟成了他们最后一次争执。

　　一场突如其来的车祸，带走了父亲。那个会背着儿子看海、帮儿子收拾行李、一遍遍劝儿子从军的父亲，永远从王龙的生命中消失了。

　　那段时间，王龙甚至不敢回家，生怕一进门就看到橱窗里的戍边石和衣柜里的绿军装。

　　又一年征兵季。站在校园里贴出的征兵海报前，王龙与海报上的军人对视了许久。那名军人明亮而坚定的眼神，竟和记忆中父亲的眼神如此相像！再次与海报上那双眼睛对视，王龙觉得热血沸腾。参军离开家的前一天，王龙将大红花放在父亲的墓碑前，郑重地敬了一个军礼。

　　王龙入伍后，也来到边防。不久前，他完成了军旅生涯中第一次巡逻。

　　雪后的山风，透着刺骨的寒意。王龙跟在班长身后，爬雪山、过冰河，始终没有掉队。艰难跋涉几个小时后，他们终于站到了界碑前。

　　蔚蓝的天空下，界碑上“中国”二字红得那么耀眼。王龙和战友展开鲜艳的五星红旗，用尽全身力气喊出：“边防有我在，祖国请放心！”

　　那一刻，王龙敬礼的右手不自觉地颤抖。那一刻，他突然与父亲心意相通。返回连队前，他从界碑前捡起一块戍边石，放进背囊。

　　王龙准备等休假回家时，把这块石头放到父亲墓碑前。“这件礼物，父亲一定会喜欢。”他说。

　　（解放军报 记者 贺逸舒 采访得到王梦缘、于若恒、盛洋迪、李小龙大力支持，特此致谢）