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）
新时代新征程新伟业 | 百年红茶“坦洋工夫”发祥地：产业兴，乡村兴******
中新网宁德11月28日电 题：百年红茶“坦洋工夫”发祥地：产业兴，乡村兴
中新网记者 吕巧琴 叶茂
晒青、搓揉、发酵、焙干……八道工序背后的匠心，折射的是中国百年红茶“坦洋工夫”传统制作技艺的传承。如今，一片茶叶，也铺就了“坦洋工夫”发祥地——福建宁德福安市社口镇坦洋村的乡村振兴路。
走进坦洋村，只见村落四周的千亩茶园延绵起伏，绿意盎然。村中，茶行沿街一字排开，茶香飘溢；古民居、古茶行(横楼)、炮楼、廊桥、祠堂等清代风格古建筑，诉说着古老茶村的悠久历史。
古老茶村吸引游人流连忘返。 吴庆堂 摄名茶复兴
坦洋村民世代以茶为生。相传，清咸丰、同治年间，坦洋茶商胡福四(又名胡进四)试制红茶成功，经广州运销西欧，茶商接踵而来并设洋行。1915年，“坦洋工夫”红茶荣获巴拿马万国博览会金奖，成为当时欧洲最流行的饮品之一。抗日战争时期海路中断，贸易受阻，“坦洋工夫”逐渐走向没落。2006年起，在政府和茶人推动下，“坦洋工夫”重新回到人们的视野。
作为“坦洋工夫”创始人之一胡福四的后人，早年赴香港创业的胡新颖2009年回乡投资800万美元，成立新世基坦洋(福建)茶业集团有限公司，并在坦洋村建设茶文化园，希望重塑“坦洋工夫”品牌，带动父老乡亲增收致富。
坦洋村内，古建筑保存完好。 张斌 摄“将茶产业做大做强，带动更多的农户增收致富，这是我们的心愿。”新世基坦洋(福建)茶业集团有限公司现一年产茶2万斤，带动200多户农户。总经理胡少惠近日接受中新网记者采访时表示，将持续提升茶叶品质，让更多人种好茶、制好茶、喝好茶。
“绿叶”变“金叶”
看到“坦洋工夫”逐渐复兴，在外经商的坦洋村村民李岩忠也回村创立了一家茶作坊，以传统工艺制茶，逐步扩大加工规模。经过多年发展，李岩忠的茶作坊已变为800多平方米的茶叶加工厂，年产茶达7万多斤。
“对‘坦洋工夫’的发展充满信心”，为扩大辐射效应，李岩忠和村民投入160万元(人民币，下同)，于2014年注册成立“福安市坦洋领头洋合作社”。这个合作社面向社口镇及周边乡镇收购茶青，每年收购茶青达35万斤；同时，引导农户改种金牡丹新品种，茶园亩产值从原来的三四千元增至近万元。
在坦洋村，“坦洋工夫”红茶传统制作技艺依旧传承。 郑健雄 摄“以金牡丹为原料加工而成的创新型‘坦洋工夫’，果香蜜韵、花香迷人，深受客商和市场欢迎。”李岩忠表示，希望不断壮大合作社，实现种植、采摘、加工和营销一体化，逐步发展休闲茶旅。
一片叶子，成就了一个产业，富裕了一方百姓。2021年，该村茶园种植面积扩大到4000多亩，茶产量1400多吨，综合产值3.4亿元；八成以上人口涉茶，人均可支配收入达2.8万元。
“坦洋工夫”红茶也已先后获得“国家地理标志保护产品”“国家证明商标”“全国绿色食品”“中国驰名商标”等荣誉称号，品牌价值达44.47亿元。“绿叶”变“金叶”，茶产业成为古老茶村振兴的重要依托。
坦洋村村民在采茶。 蒲允静 摄科技赋能，茶旅融合
科技赋能，成为当地茶产业提档升级的“加速器”。坦洋村5G智慧茶园内，一排排高清摄像头紧贴地面，对茶树情况进行实时拍摄，自动采集和监测园区病虫害信息。
2020年5月，全国5G农业智慧茶园示范区落户福安市坦洋茶场，通过5G网络在远方依托电脑或手机即可实现施肥、灌溉、监控病虫害等，实现“数字+”与茶产业的有机融合，促使茶叶生产更精准、茶园管理更节本增效、茶业更绿色高质量发展，为产好茶提供有力保障。
坦洋茶场让消费者喝上放心茶。 吕巧琴 摄坦洋茶场场长郑明星说，智慧茶园实现成本降低和管理自动化，同时通过可视化的过程，让消费者还可以看到茶园是如何管理、提升茶叶品质的，让消费者喝上放心茶。
昔日荒山变身“茶海”，坦洋村也在传统茶业基础上催生出茶园旅游新业态，打造独特的“坦洋情意村”，每年吸引一批批游客、学子到村中旅游、研学。在村民林正锦看来，学生上山采茶、进厂加工茶叶，对“坦洋工夫”的推广也有很大的帮助。
社口镇镇长陆绚表示，以“茶乡观光休闲+特色民宿+茶文化研学”的发展模式，结合每年举办开茶节、斗茶赛，打响“坦洋工夫”茶品牌，推动坦洋村走出一条生态茶园“绿”、文化底蕴“浓”、茶事活动“热”的茶旅融合新路子。(完)
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