点击右上角
微信好友
朋友圈
请使用浏览器分享功能进行分享
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）
对话|奥运冠军张宁：我也有过被边缘化的9年******
29岁，首夺雅典奥运会冠军；33岁，在北京奥运会成功卫冕。
如此“高龄”取得这般耀眼成绩，在二十一世纪到来以前，都很难与女子羽毛球运动员产生联系。
但，张宁做到了。
1991年入选中国羽毛球队，2008年站上顶点退役，17载国手生涯，她将自己一生中最绚烂的时光与国羽的荣耀绑定。
从世界第一、女单奥运卫冕第一人，到奥运冠军教练，再到近日入选世界羽联名人堂，迈入世界羽坛的至高殿堂……
张宁一路突破自身桎梏、击碎外界质疑、传承国羽冠军之志，创造出属于自己的羽坛“宁时代”。
回首36年与羽球风雨相伴的岁月，张宁为何会说自己是一个“幸运”的人？
入选世界羽联名人堂
中新体育：首先恭喜您成功入选世界羽联名人堂，从世界第一、夺得奥运冠军、执教出奥运冠军，到入选名人堂，一路走来您有什么样的感受？
张宁：听到这个消息，我非常高兴，也非常自豪。首先感谢世界羽联对我的肯定，同时我也觉得自己是一个非常幸运的人：当运动员拿了两次奥运冠军，还有好多次世界冠军。
担任国家队女单主教练期间又带领队员几乎包揽了2009年到2012年间所有重要赛事的冠军，包括世界锦标赛、尤伯杯以及苏迪曼杯，还有在2012年的伦敦奥运会上包揽了女单冠亚军。
离开国家队后，我开始从事青少年羽毛球运动的普及工作，同样又得到了大家的认可、世界羽联的肯定。我觉得我是一个非常幸运的人，再次感谢、感恩所有帮助过我和支持过我的人。
中新体育：您在得知获得这一荣誉后，第一时间做了什么？
张宁：因为之前我们都知道有名人堂评选，但几次都没有接到任何通知，所以当中国羽协通知我成功入选名人堂时，我觉得特别高兴，第一时间和家人一起分享了这份荣耀。
中国羽毛球队原总教练李永波与新中国羽毛球事业的开拓者王文教(右)。中新社记者 韩海丹 摄中新体育：中国羽毛球队发展至今，始终位于世界羽坛前列，包括您和您的师傅陈玉娘在内已有十几名运动员入选名人堂，如何看待国羽的传承？
张宁：中国羽毛球运动的发展及水平提高，首先要感谢王文教、陈福寿、方凯祥、陈玉娘这些爱国华侨，是他们把先进的羽毛球技术、先进的训练方法带回中国来。
我有幸受过他们的教诲，从他们那里我不仅学习到了打球的真谛，而且学习到了很多做人、做事的道理。
中国羽毛球队所取得的成绩是几代人共同努力的结果。在过去这几十年中，中国羽毛球总结出了很多在世界上处于领先地位的训练方式、方法和战术指导思想，也正因为如此，中国羽毛球才得以长时间在世界舞台上处于领先位置。
我个人认为中国羽毛球发展至今，在各个方面都得到了很好的传承。我们从基层体校到专业队再到国家队，都有非常敬业的教练，而且长期的积累使得他们掌握着丰富的育人育才方法。
这是我们跟其它国家相比难以取代的优势。所以，尽管前些时间我们遇到了一些困难，但这也是正常的运动周期，我坚信中国羽毛球依然可以在奥运赛场上、在世界舞台上继续取得傲人的成绩。
2004年雅典奥运会，29岁的张宁首次夺得奥运女单冠军。中新社记者 任晨鸣 摄女单第一人的炼成
中新体育：很多人把你的职业生涯定义为“大器晚成”，其中必定有难以想象的坚持和艰辛，如今获得世界羽坛的最高认可，如何评价自己的职业生涯？
张宁：我1991年进入国家队，到2003年才夺得自己的第一个世界冠军，用时整整12年。坦率地说，一般人这种情况下在国家队很难坚持这么长时间。这12年间我饱尝了做体育人几乎所有能尝到的艰辛、委屈和痛苦。
2003年世锦赛时，我已经28岁。当时我的同龄人基本都陆续退役了。为什么我能坚持这么久的时间？就是因为我的心中始终有个梦想，那就是站到世界冠军的领奖台上。
在我的职业生涯中，几乎可以说浓缩了很多体育人受的苦、受的委屈、受的伤病、受的打击……我清楚地记得，1994年5月在印尼举行的尤伯杯决赛，当我作为第三单打输给东道主选手张海丽之后的那一幕幕。
由于我的失利，使中国队失去了尤伯杯六连冠的机会，首先我本人便充满了自责，我也愿意用更加努力与刻苦的训练来弥补自己的不足。但是，不论我怎样努力，还是在队中失去了主力队员的位置。
2004年2月10日，中国羽毛球队世界冠军登榜仪式，张宁(右一)等九名世界冠军上榜。在那之后长达9年的沉寂或者边缘化的生活与训练状态之中，我受了太多的苦，承受了太多的委屈，那段时间对我来说简直就是煎熬。同样是在那9年期间，我陪伴几代队员成为了世界冠军、奥运冠军，但自己还是原地踏步，大部分时间只能作为陪练，那种委屈、伤心只有自己知道。
好多时候只有夜里自己躲在被窝里流泪，不敢让别人看到，我不知道自己哭过多少回，也不知道自己产生过多少次第二天告诉教练我不练了的念头，甚至好多次已经写好了退役报告准备交给领导。
但是，就是因为不愿意屈服，不愿意放弃心中的梦想，所以第二天早操的铃声一响我又是第一个爬起来站到了训练场上，尽管我只是一个边缘队员或者陪练。
最终，我坚持了下来，幸运的是，我还取得了好多甚至连自己当初都不敢想象的成绩。人生没有白吃的苦，我想说的就是这个道理。现在，虽然曾经的痛苦依然历历在目，但我依然觉得自己是一个幸运的人。
雅典奥运会，中国羽毛球运动员张宁力克荷兰名将张海丽为中国羽毛球夺得第一金。中新体育：29岁，雅典奥运会首次夺冠；33岁，北京奥运会成功卫冕，任何一个数字和时刻，对于世界和中国羽坛都意义非凡，对您而言代表着什么不同的意义？
张宁：2004年8月19日，我在雅典奥运会上战胜张海丽，第一次得到奥运冠军时，那种开心与兴奋简直难以用语言来形容。我记得自己是跳起来跟教练拥抱的，那时的我甚至可以说是第一次信心满满：从此，我可以傲视世界羽坛了！
2008年8月16日，当我再次夺得奥运会冠军时，我跪在赛场上，眼泪瞬间便流了下来，因为那一刻只有我自己知道，我终于再次经受住了伤病的打击，承受住了外界的质疑，顶住了比赛的压力，终于可以给自己的羽毛球生涯画上一个完美句号了。
两次奥运会夺冠对我来说是完全不同的体验与感受，但是，回想起来却无一不是对我顽强坚持的最好回报。所以，我必须再次说，我是一个幸运的人。
张宁在雅典奥运会女单比赛颁奖后含泪亲吻金牌。 中新社记者 任晨鸣 摄中新体育：我们常说，一名伟大的运动员是可遇而不可求的，在您看来，想要成为一名这样的运动员，要具备哪些特质？
张宁：每一个坚持并努力的运动员都是值得尊敬的，甚至是伟大的。而要成为一名众人心目之中的伟大运动员，我认为三个方面的特质缺一不可，那就是：坚持，坚强，坚韧！
“严苛”教头的背后
中新体育：教练员时期，您的临场执教相对严肃，私底下跟运动员如何相处？运动员时期自己吃了很多苦，对年轻运动员是否会像当初要求自己一样严格？
张宁：因为我觉得运动员还小，(很多困难)没有经历过，必须要把我的经验告诉她们，让她们少走弯路。我作为教练员，要对她们更加严格，因为我经历过。她们有时可能不理解，但即便不理解我也会去坚持，只有严格去教导才会让她们在比赛中少经历(困难)。
虽然我是她们的教练，但年龄不会差距太大，生活上她们比我要更先进，有些什么不太懂的，我也要跟她们多学习多沟通，这样会跟运动员相处得更融洽。
在上海举行的2008年中国羽毛球公开赛展开正赛首轮争夺，中国羽坛老将、北京奥运会女单冠军张宁(图右)，上任国家队女单教练后首次亮相赛场督战，格外引人关注。中新体育：现在国羽女单一姐陈雨菲曾表示：“在我的职业生涯中，张指导教会了我什么是‘坚韧’。只要你比别人付出更多的努力，普通人也可以站在上面。”这是您最想留给后辈的东西吗？
张宁：确实是这样，因为我在训练中要求她们就很严，平时多吃苦、多流汗、多付出，她们才能在比赛中少犯错误，少流泪、少遗憾。无论什么时候都要把自己的目标放在一个最高的标准上，平时的训练练到更高，更强，水平才会更好，只有这样才能确保在比赛中发挥得更好，成绩才会更好。
中新体育：陈雨菲、何冰娇都曾是您的弟子，如今她们有可能即将迎来自己的首次奥运之旅，您有什么寄语？
张宁：陈雨菲是一位非常有潜质的运动员，她进入国家队时我是她的主管教练。我一直看好她，记得她刚刚进入一队时，谁是重点培养对象，队里有分歧，我便力挺陈雨菲。
我的直觉以及经验告诉我：陈雨菲是个好苗子。但是她也有一个不大不小的缺点，那就是性格比较温和，所以我总是在场上提醒她要认真，要坚持，要坚韧，还要有霸气。
2019中国(福州)羽毛球公开赛，中国选手陈雨菲战胜日本选手奥原希望，获得女单冠军。中新社记者 吕明 摄为这事我没少说她、鼓励她，她有时对队内训练比赛的输赢表现出无所谓，我便批评她、提醒她。我就是想要改变她在场上“温和”的气质。
但在平时训练，大家一起竞争的过程中，她整体表现还是起到了领军人物的作用，所以我认为陈雨菲这次东京奥运会最具冠军相。随着年龄的增长，比赛经验的提高，她比以前成熟了很多，在场上也坚定了很多。
我有好多时间没有看到何冰娇了，从电视上看她瘦了很多，这证明她在训练中自我要求比以前提高了、认真了。
借此机会我祝愿她们能够守住中国女单的荣誉，把冠亚军奖牌挂在自己的脖子上。
伦敦奥运会羽毛球女单决赛，中国选手李雪芮击败队友王仪涵夺得金牌。记者 盛佳鹏 摄中新体育：延期一年的东京奥运会即将举办，国羽也面临不小的挑战，您对于队伍的备战，尤其是女单项目有何建议？
张宁：这一届代表中国羽毛球队参加奥运会的球员都非常年轻，所以对于这些运动员是一个很大的挑战。首先是疫情，其次大家在这一年都没有参加比赛。
其实我希望这帮孩子们都不要怕，因为每个人都有经历第一次的时候，所以在面对大型运动会时，更重要的是扎实的训练。
其次避免伤病，更重要的是以好的心态去面对奥运会。当进入到奥运会时，一定把自己的生活起居训练安排好，在赛前对每个对手做好最充分的准备。
对于陈雨菲、何冰娇来说，她们的挑战会比较大一点，最好以拼对手的心态去面对对手，不管遇到谁，更重要的是做好自己。
2006年，国羽在尤伯杯决赛中战胜荷兰，连续五次捧得尤伯杯。图为张宁亲吻奖杯。离开赛场，扎根基层
中新体育：运动员时期，羽毛球是您的事业，是奋斗的目标，现在有孩子、家庭，再看待羽毛球运动，心境是否已有所不同？
张宁：尽管我现在不在国家队做教练了，但是我的心还是同羽毛球运动联系在一起的。我不仅关注所有羽毛球的比赛，尤其关注中国女单的成绩。
不在一线带队伍也有一个好处，那就是让我可以有更多的时间陪伴女儿，管理她的学习。
与此同时，我还一直在做羽毛球的青少年培训工作，现在在全国已经有了很多个基地，我会经常去看孩子们的训练与生活，同孩子们互动，继续享受羽毛球带给我的快乐。
张宁与市民自拍互动。中新社发 陈骥旻 摄中新体育：很多运动员有了儿女之后，对后辈的期望会变，也有很多人支持孩子从事体育事业，您怎么看？
张宁：我们也是这样，随着孩子的兴趣爱好发展，当然我们也让她必须会打羽毛球，其他的兴趣爱好我会尊重孩子，但孩子还是遗传了我们夫妇俩的身体素质，身体素质特别好，所以我们希望尊重孩子自己的选择。
中新体育：有没有思考过，如果没有从事羽毛球，自己会是什么样的人？
张宁：我觉得我还会是一个体育人，因为我从小骨子里就很喜欢体育，所以庆幸体育老师引导我成为体育人，这么一直坚持努力下去，我觉得做一名体育人特别好，可以为国家升国旗，这是我们对祖国回报的荣耀。
中新体育：现在运动员时期的膝伤好转了吗？对生活是否还有影响？
张宁：我的膝关节旧伤对我的日常生活依然有很大影响，现在也是膝关节时不时便会出现积水，做一些运动后便会疼痛不止。
不过这也很正常，机器每天高速运转也会磨损的，何况是人。我们在过去的训练中追求更高、更快、更好、更强，难免会留下些运动创伤的。
张宁、董炯与羽毛球爱好者互动中新体育：一名伟大的运动员总会向着最高点去努力，世界第一、夺得奥运冠军、执教奥运冠军、入选名人堂，现在的目标是什么？
张宁：入选世界羽联名人堂，对我来说是荣誉，更是动力。我的目标既简单又明确，那就是响应国家号召，全面推广和普及羽毛球运动，帮助孩子们掌握一到两门体育运动技能，强身健体，开心快乐，如果从中能够发现可树之材，培养为国争光的新一代羽毛球运动员，则更是一件高兴的事情。
中新体育：您多年来投身于中国羽毛球运动的推广，在您看来，目前中国羽毛球的基础如何？未来又有哪些计划？
张宁：中国拥有很好的羽毛球运动基础，也有非常优秀的教练员，再加上多年积累下来的先进经验，中国羽毛球的现在与未来都同样是值得憧憬的。
关于未来，我不会想太远，我愿意更多地是从眼前入手，脚踏实地地干一些实事，比如参加奥运冠军进校园的活动，给孩子们讲体育精神、奥运经历、励志故事，从而帮助孩子们德智体美育全面发展，最终达到更好推广普及羽毛球运动的目的。(记者 王禹 邢翀)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
快三平台地图 |
)