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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）

浙江教育两会观察：如何为职业教育发展“谋出路”？******

　　中新网杭州1月14日电 题：浙江教育两会观察：如何为职业教育发展“谋出路”？

　　记者 谢盼盼

　　职业教育，一直以来都存有误解：社会认可度低，上升通道受阻……在此间举行的浙江省两会上，多位浙江省政协委员为职业教育发展“支招”。

　　近年来，中央、省里和各市相继召开职业教育大会，出台了一系列支持职业教育快速发展的政策，职业教育的发展无疑迎来了“春天”。

　　然而，浙江省政协委员、九三学社金华市委主委，金华市副市长庄凌飞从工作调研中发现，还有一些制约职业教育发展的瓶颈问题亟待破解。

　　其一表现为普通教育与职业教育生源抢夺激烈，更多生源流向普通高中；其二为职业教育统筹力度有待强化。中职教育与技工教育一体规划不够，市自为战、县自为战、校自为战的现象仍然存在，职教布局、专业设置顶层设计有待加强，专业重复建设造成较大浪费；其三为职业教育服务地方发展的水平有待提升，专业与产业匹配度、实训实操能力还有待加强；其四为高层次复合型技能人才培养途径有待进一步拓展。

　　他担心，受普职比控制放开、职业教育社会认可度不高等因素影响，职业教育的生源正在逐渐萎缩，技工院校赴外地招生的成效也不明显，今后一个时期很有可能造成中职学校和技工院校“无生可招”的局面。

　　民进浙江省委会常委、湖州市委会主委李红同样关注职业教育及人才培养。

　　李红认为，许多中高职院校的高学历教师，从校门走进校门，缺乏必要的操作技能和实践经验。同时技工院校师生比偏低，以2022年浙江省人社厅评出的10所省一流技师学院为例，平均师生比在1:18.7，与普通教育相差甚远。

　　今年，浙江对职业人才的培育可谓下了“大力气”。

　　据政府工作报告，2023年浙江将开展职业教育培训150万人次；开展职业技能培训110万人次以上，新增技能人才40万人，其中高技能人才20万人；建成零工市场200个。

　　在此前提下，职业教育的发展应当如何“谋出路”？庄凌飞提议，要提升职业教育社会地位，加快凝聚职业教育与普通教育同等重要的社会共识；加大对职业教育的投入，提升产教融合水平；打造“浙江工匠”品牌，高规格举办浙江省技能大赛，加大优秀技能人才激励力度，营造尊重技能人才、重视技能人才的浓厚社会氛围。

　　此外，他还认为，要加强顶层设计，切实做好规划、政策、专业等统筹文章，形成推动职业教育高质量发展合力；聚力提升实操实训水平，提高职业教育竞争力和影响力，同时也要鼓励优秀的教师和学生到企业中去深造学习，在一线岗位提升技能水平。

　　李红建议，在满足当前产业发展所需人才的基础上，更加关注“未来工厂”所需要的产业工人，在规划未来产业时，同步规划“未来工人”培养计划，提前开展人才储备。与此同时，围绕专业发展要求，创新工学一体化技能人才培养模式。可以对接世界技能大赛标准，完善评价策略和评价体系，培养对接世界前沿高技能人才。

　　诚然，国家的发展既需要顶尖科技人才，也离不开一代代工匠的辛勤付出；一流的科研成果，更需要一流的制造水平予以实现。重视职业教育的发展无疑是浙江打造创新高地的关键一环，也是推进扩中提低，夯实共同富裕示范区建设的重要基础性工作。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）