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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)

普洛斯中国区常务副董事长诸葛文静:持续看好中国经济发展前景******

  【跨国企业在中国】

  编者按:

  走进在华跨国企业,听外企老总谈“中国式现代化机遇”、释“经济全球化之道”。

  中新网11月21日电题:普洛斯中国区常务副董事长诸葛文静:持续看好中国经济发展前景

  中新财经记者 李金磊

  “随着中国经济进一步向高质量发展转型,升级绿色低碳模式,不断满足人民对美好生活的向往,普洛斯持续看好中国经济发展前景。”普洛斯中国区常务副董事长诸葛文静在接受中新财经专访时说。

  诸葛文静表示,中国是普洛斯最重要的市场之一。普洛斯携手客户、合作伙伴和投资人在中国各个市场积极发展业务,同时也感受到营商环境的持续改善,尤其是国际化和对外开放水平不断提升。二十大报告让我们对中国市场更加充满信心。

  访谈实录摘要如下:

  中新财经:作为一家跨国企业,普洛斯在中国的资产管理规模达720亿美元,中国市场对于普洛斯来说意味着什么?深耕中国市场取得哪些成绩?

  诸葛文静:普洛斯专注于供应链、大数据及新能源领域新型基础设施的产业服务与投资管理,全球资产管理规模超过1200亿美元。中国是普洛斯最重要的市场之一。一直以来,普洛斯引全球资源投资中国,全力以赴支持中国经济和产业发展。

  中国不断深化改革开放,中国经济持续取得高速发展,并且提质增效,其中释放出巨大的动力和潜能。因此,我们在专注的三大业务领域也都取得了积极的发展并获得行业认可的领先地位。

  普洛斯在中国境内外募集并运行多支专门投资于中国的私募基金。此外,普洛斯REIT是中国首批基础设施公募REITs之一,我们十分荣幸能参与此项重大基础设施投融资机制创新。

  普洛斯还不断升级科技及服务能力,打造高质量的产业服务生态体系,引领智慧化前沿,不断提高资产运营效率,提升资产价值,与客户、合作伙伴、投资人一起创造“更高效的社会、更美好的生活”。

  中新财经:中共二十大报告提出,依法保护外商投资权益,营造市场化、法治化、国际化一流营商环境。对于中国营商环境的改变,您有何感受?是否会继续保持对中国市场高效高速的投资?

  诸葛文静:普洛斯携手客户、合作伙伴和投资人在中国各个市场积极发展业务,同时也感受到营商环境的持续改善,尤其是国际化和对外开放水平不断提升。二十大报告让我们对中国市场更加充满信心,也为普洛斯继续通过投资管理和产业服务支持和参与中国经济发展指明了方向。

  报告强调“不断实现人民对美好生活的向往”、“充分发挥市场在资源配置中的决定性作用”、“坚持把发展经济的着力点放在实体经济上”、“坚持高水平对外开放”、“绿色低碳发展”等原则和承诺,在此基础上,报告绘制了中国经济新发展的蓝图,让我们深受鼓舞。

  普洛斯期待以全球化的投资开发能力和产业服务专长,为客户、合作伙伴和投资人创造更大价值,共同为下一阶段的中国经济高质量发展做出更大贡献。

  中新财经:中共二十大报告提出,建设高效顺畅的流通体系,降低物流成本。普洛斯多年以来专注和擅长物流和供应链领域,将如何进一步在这一领域发力?

  诸葛文静:随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展和普及,智慧、绿色、高效成为现代供应链及其产业服务的新标准。普洛斯不止于基础设施,而是以全球基础设施网络为载体,提供涵盖供应链、产业金融、科技服务的供应链产业服务体系,让供应链更稳定,让产业提质增效。

  在这一领域,普洛斯不断努力和精进的方向可以举例如下:

  智慧零碳的资产管理运营,推进产业链绿色进程:普洛斯提供包含智慧园区、智慧仓储、碳排放管理等在内的资产管理运营服务,不仅我们自己管理的园区获得了LEED铂金级绿色运营认证,我们还面向其他业主输出,共同把智慧化、零碳化推进到产业链上下游。

  “资产即服务”创新模式推进产业链自动化、新能源化:通过“仓储+RaaS”一体化解决方案,帮助企业一站式部署灵活的自动化仓储运营,实现降本增效;通过绿色能源资产服务化,帮助物流、运输等行业企业大规模应用新能源。

  产融科技链接产业端与金融机构,普惠中小企业:以数字供应链金融科技解决方案,让物流和供应链领域中小企业也能以相对较低成本获得运营资金融资,助力稳链强链。

  中新财经:新发展格局下,中国比较优势迎来变化,如何看待中国经济发展前景?未来普洛斯在华有什么发展规划?投资重点有哪些?

  诸葛文静:随着中国经济进一步向高质量发展转型,升级绿色低碳模式,不断满足人民对美好生活的向往,普洛斯持续看好中国经济发展前景,未来也将围绕我们专注的三大业务领域继续推进业务。

  首先,物流及产业园区等供应链基础设施的高效投资开发与智慧零碳运营管理,是提升现代流通体系的基础,实现实体经济高质量发展的底盘。同时,为实现“双碳”目标,普洛斯不仅要实现自身运营零碳化,也将继续把科技运营、智慧零碳的管理运营服务体系和能力向行业输出,促进整个行业高质量、可持续发展。

  同样,二十大报告提出建设数字中国,加快发展数字经济。大数据基础设施是支持数字经济发展的底座,建设低碳绿色、高质量算力基础设施是未来发展方向。普洛斯将继续深耕大数据新基建,聚焦数据中心低碳节能的创新技术,助力数字经济和实体经济进一步深度融合。

  最后,更为重要的是在新能源领域,普洛斯将继续发展新能源基础设施,同时开放供应链与大数据基础设施应用场景,让新能源与科技紧密结合,得到更广泛的应用。(完)

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