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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）

包揽世界围棋棋王赛冠、亚军 中国棋手 期待再上新台阶******

　　包揽世界围棋棋王赛冠、亚军

　　中国棋手 期待再上新台阶(竞技观察)

　　本报记者 郑 轶

　　核心阅读

　　中国棋手包揽第二十七届LG杯世界围棋棋王赛冠、亚军，中国围棋的新年新征程顺利开局。线下比赛和训练趋于正常，中国围棋的人才厚度优势有望重新显现。

　　中国棋院的对局室内，两名中国棋手端坐棋盘前。继2021年5月梦百合杯决赛后，世界围棋大赛决赛再度以面棋方式进行。一方是期待再夺世界冠军头衔的杨鼎新，一方是渴望创造新纪录的丁浩，中国围棋新年第一冠，在此一决。

　　2月1日，第二十七届LG杯世界围棋棋王赛三番棋决赛第二盘，丁浩执黑半目击败杨鼎新，以2∶0的总比分夺得冠军。凭借这一胜，丁浩成为中国围棋第二十三位男子个人世界冠军，也是首位获得世界冠军的中国00后男棋手。

　　首进世界大赛决赛

　　00后丁浩强势夺冠

　　面对本届LG杯决赛，两名棋手的备战方式截然不同：杨鼎新在围棋对弈网站与各路高手鏖战，不到一个月下了近40盘棋，胜率超过60%；丁浩则“闭关修炼”，据他透露，“每天做‘死活题’，与AI(人工智能)对练”。

　　对决赛舞台，杨鼎新并不陌生。1998年出生的他，4年来已第四次闯入世界大赛决赛。2019年第二十三届LG杯决赛，杨鼎新夺得个人第一个世界冠军头衔，此战，他抱有强烈的求胜欲。

　　相比之下，第一次晋级世界大赛决赛的丁浩则低调许多。此前，他在国内比赛中获得多项冠军，但征战国际赛场的最好成绩仅为16强。尽管在过去12次交手中，丁浩与杨鼎新各胜6场平分秋色，但论起大赛经验，丁浩仍略逊一筹。抱着“尽力下好”的心态，他走上决赛赛场。

　　1月30日，三番棋决赛迎来首回合较量。丁浩全程发挥出色，序盘阶段相持过后，逐步占优。103手，杨鼎新下出恶手，丁浩应对滴水不漏，最终取得胜利，在决赛中抢占先机。

　　第二盘，大比分落后的杨鼎新背水一战，率先展开进攻，但他的招法稍显生硬，反倒让丁浩占得优势。中盘阶段，杨鼎新的进攻导致棋型出现问题，但此时丁浩也出现失误，未能一举获胜。在复杂的局势下，经过官子阶段的争夺，丁浩最终取得半目小胜，以2∶0的总比分夺得本届LG杯冠军。

　　中国棋手提振信心

　　厚度优势有望重现

　　此前26届LG杯，中国棋手曾12次夺冠，与韩国棋手持平。丁浩夺冠后，中国队再添一冠。在经历一段时间的成绩起伏后，中国棋手提振了信心。

　　自2013年起，90后中国棋手全面登上舞台，在世界大赛中接连夺冠。8年间，中国围棋诞生了13名90后世界冠军，人才培养既有“厚度”又有“锐度”。但近两年来，中国棋手在顶级较量中的表现略显逊色。2022年第二十七届三星杯，韩国棋手提前包揽四强，中国围棋面对强劲的挑战。

　　此时，LG杯成为中国棋手扭转局势的好机会。半决赛中，杨鼎新面对状态正盛的韩国棋手申真谞，用一场含金量极高的胜利，终结了他在世界大赛对中国棋手的24连胜。年轻的丁浩战胜韩国棋手姜东润，与杨鼎新携手晋级决赛。

　　中国队第六次包揽LG杯冠、亚军，鼓舞了围棋界人士和爱好者。随后进行的第十四届春兰杯，中国棋手李轩豪战胜申真谞闯入决赛，向个人首个世界冠军发起冲击。接连赢下关键比赛，中国棋手逐渐找回状态，将平时的刻苦训练有效转化为赛场成果。

　　久违的世界大赛面棋决赛后，围棋比赛从数量到形式都将全面恢复。线下比赛和训练趋于正常，中国围棋的人才厚度优势有望重新显现。

　　有厚度更要有锐度

　　中国棋手仍需努力

　　1月28日，LG杯决赛前夕，申真谞在韩国围棋联赛中取得跨赛季35连胜。作为第一个夺得围棋世界冠军的00后棋手，他已经远远甩开同龄人。去年11月的三星杯，申真谞夺得世界大赛个人第四冠。

　　在中国围棋最新等级分榜前十名中，有8名95后棋手和两位00后棋手。95后这个年龄段，中国棋手在人数和棋力上明显高出一筹，像柯洁、芈昱廷等，都是十七八岁就拿到世界冠军头衔。相比之下，00后棋手的冒尖速度似乎慢了些，除了谢科两次闯入世界大赛决赛，其他人总是棋差一招。

　　2021年，丁浩的竞技状态大幅跃升，国内比赛连取倡棋杯、国手赛和大棋士赛三大赛冠军头衔。但2022年上半年，丁浩状态低迷，国内等级分一度从第二降至第八。好在岁末他的状态好转，不仅取得LG杯决赛权，还实现大棋士赛两连冠。

　　中国00后棋手第三次闯入世界大赛决赛，丁浩终于实现了夺冠目标。丁浩说，他对未来的期待是“横向发展”、多拿几项世界冠军。杨鼎新虽然未能实现再夺世界冠军头衔的目标，但近几年的大赛表现足以证明他的实力。在他身边，还有一批潜力巨大的95后棋手。

　　新年第一冠，为中国围棋开了个好头。面对竞争激烈的世界棋坛，想要实现新突破，中国棋手仍需努力。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）