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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）

贾科梅蒂的巴黎十四区******

　　贾科梅蒂最有名的雕塑作品《行走的人》，诞生于他那间只有23平方米的工作室兼卧室。他的这间租来的工作室，在他死后物归原主，现在早已成了巴黎14区蒙巴纳斯街区无数外表老旧的公寓房中的一间。只有门口高悬的市政府牌子还能提醒路人，这里曾经住过一位伟大的艺术家，诞生过无数名垂青史的作品。

　　2010年，《行走的人》在英国伦敦苏富比拍卖行以6500万英镑成交，刷新了当时雕塑艺术品拍卖成交价格的世界纪录。

　　阿尔贝托·贾科梅蒂(1901—1966)出生于瑞士意大利语区一个小村，终其一生，他都与那里有着千丝万缕的联系。那是他灵感的源泉、心的归属地、身的休憩所和躲避二战战火的世外桃源。也正是在那里，他在13岁时以当地的山水为主题画下了第一幅水彩画。

　　在这间曾经吸引过许多与他同时代的画家、雕塑家、摄影家、作家、哲学家、记者等前来拜访的工作室里，他对着模特创作素描或雕塑，与同道者高谈阔论，为名为《超现实主义为革命服务》的刊物写稿，同时也在这里居住、生活。屋角放了一张床。在一段时间内，贾科梅蒂和他的夫人以及他的弟弟——这两个长期给他当模特的人——一起住在这间尘土飞扬、连上个厕所都要出门长途跋涉的房间里。在他功成名就、有了支付能力之后，终于有一天他不得不给终日抱怨的夫人和弟弟在巴黎各买了一套公寓，但是贾科梅蒂仍然留在这里创作。从1927年租下这间房一直到死，除去中间有几年回瑞士躲避战火，他在这里租住了40年。

　　这个地方离他的老师安托万·布尔戴尔的工作室不远。他老师的老师、雕塑大师罗丹的家和工作室也在大约两公里的地方。1922年，他接受了父亲、著名后印象派画家乔瓦尼·贾科梅蒂的建议来到巴黎，在“大茅屋”艺术院与后来都逐渐成为世界级大师的那些画家、雕塑家们整天泡在一起。当然，他也免不了晚上去附近的那些著名酒吧和咖啡馆消磨时光，这些地方都离得很近。贾科梅蒂和同时代其他那些气味相投的艺术家们一样，甫一来到法国巴黎，就直奔蒙巴纳斯街区，自此再也没有离开过这里。他们巴黎生活的主要活动范围，也就是在这个直径最多五六公里的小圈子之内。而他们的灵魂，即使在他们离开了巴黎乃至离开了人世之后，也从来没有离开过这里。

　　这也是为什么在贾科梅蒂的遗孀去世、他所有的作品被捐献给了“贾科梅蒂学院—基金会”之后，这个拥有贾科梅蒂最多作品的机构，决定还是在巴黎14区蒙巴纳斯街区，寻找一处能够符合艺术家生前的生活和创作氛围以及身后名望的处所，以便为他建立博物馆。最终他们选定了著名“新艺术”派装饰艺术家保罗·佛劳特亲自设计和曾经长时间生活和创作的私宅，作为贾科梅蒂博物馆。保罗·佛劳特曾经为巴黎第一座百货商厦、著名的百货公司乐蓬马歇做室内设计。而贾科梅蒂在贫困潦倒的时候，也曾和弟弟一起，接下一些室内装饰设计的合同，挣点零花钱、快钱，以保证他们在实在受不了狭小脏乱的工作室兼卧室的时候，能有条件去旁边的饭店住几天，换换环境。

　　博物馆面朝著名的蒙巴纳斯公墓，那里安息着诸如萨特等众多知名知识分子和艺术家。这个贾科梅蒂生前也许从未走进、但一定从窗前多次走过的房屋，向左几十米，就是著名的女权主义者、萨特女友、作家西蒙娜·波伏瓦的故居。而萨特和波伏瓦都属于在贾科梅蒂来到巴黎之后，就迅速在他周围形成的粉丝群中的一员。相信如果贾科梅蒂九泉之下有知，一定也会对这样的安排感到满意。

　　在贾科梅蒂骤然离世之后，他的夫人搬离了那间租来的工作室。幸运的是，对自己丈夫的创作和作品充满深情和自信的艺术家夫人，尽可能地把那间著名工作室的所有摆设原封不动地搬离，包括一面满是贾科梅蒂即兴创作的内墙。这使得工作室现在得以在博物馆中被还原。

　　其实将其称作博物馆是不准确的。它真正的名称是“贾科梅蒂学院”。爱好者们可以来这里参观，看大师的真迹，研究者们则可以在这里进行学术研究。

　　据说，贾科梅蒂的大多数作品，都是在模特已经离开工作室之后才创作完成的。具体的形象只能为他带来灵感，抽象的他们才构成他的素描、绘画或雕塑作品。1937年，贾科梅蒂和来自爱尔兰的戏剧家贝克特(1906－1989)在左岸的花神咖啡馆相遇，很快两人便成为好友，他们一起观察来往的人，讨论艺术。周围形形色色的生活为他们的创作提供了灵感，他们手中或笔下抽象的形象，都来自一个一个生动具体的人物。1961年贝克特的《等待戈多》再次上演，贾科梅蒂欣然为其制作舞台背景。

　　多年来，“贾科梅蒂学院—基金会”将他的作品在世界各地轮流展出，并决定永不出售他的任何一件作品。而与贾科梅蒂作品一个侧面或一个细节相关的内容，则可能成为一次展览、一场交流的主题。

　　(本报记者 何农)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）