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）

流动诊疗车、互联网问诊……各地开辟线上、线下诊疗新方式提升效率******

　　随着疫情防控政策不断优化调整，各地各级医疗机构也进一步加大协作力度，不少医院推出了线上诊疗、电话诊疗等服务模式。

　　基层医疗机构则在线下开设发热诊室、添设发热流动诊疗车，延伸服务功能的同时，提升服务效率。

　　数据显示，近期互联网关于发热、发烧相关咨询量提升140%左右，新冠相关问题咨询量提升834%，呼吸内科相关咨询量提升266%左右。面对近期新冠病毒疫情形势，北京市启动新冠肺炎线上医生咨询平台，方便市民足不出户即可获得疫情防治相关知识和医学方面的专业指导。用户只需在网上搜索“北京新冠肺炎在线咨询”或“北京新冠咨询”即可进入平台。呼吸科、感染科、老年医学科等多学科专家在线回答患者提出的咨询问题。

　　国家卫生健康委医政司司长焦雅辉：利用互联网医疗的这种方式，为更多的居家的治疗的这些患者来提供网上的这种咨询和用药的指导，并且在线上开具处方，然后线下提供药品的配送服务。能够减少线下就诊的压力，同时减少人员聚集，也降低在医院里面造成这种交叉感染的风险。

　　儿童是新冠病毒的易感人群，也是疫情防控中的重点保护对象。在湖南省儿童医院，中医科医生正在为感染了新冠肺炎的患儿进行线上视频问诊，详细了解其症状，过往是否有基础病情况。自12月13日起，医院整合了呼吸内科、普内科、感染科、中医科等科室资源，开通线上新冠问诊通道，至今已为近300人提供新冠诊疗和居家健康咨询服务。当患者症状明显，且描述不清楚时，还可以留言申请视频问诊。

　　患儿家长周女士：因为孩子小，现在疫情的形势又不敢带去医院，直接线上按他的操作流程，也还蛮简单的，一步一步地往下操作就可以了，也不需要去等待。开好（药）之后我们填地址，会有快递送到家，所以我觉得还是蛮方便的。

　　目前湖南省妇幼保健院、湖南省人民医院等多家医院均开通了对新冠患儿的线上问诊。

　　湖南省妇幼保健院中医儿科医师陈莹莹：现在家长其实是处于一个非常焦虑的状态，非常紧张自己的孩子。每一个我们问诊的孩子，我们都会有回访。

　　通过互联网医院微信公众号，就可以进行相关咨询，这是近日浙大邵逸夫医院新上线的快速咨询，目前已有17位感染科医生入驻。咨询快速通道可以做到即问即答，远程指导患者服药、治疗、开出电子处方等。医生开好药方后，药师根据线上会诊实际情况进行审方，第一时间完成配药订单，通过快递送药上门。目前，浙江大部分三甲医院都开通了“新冠肺炎及发热咨询绿色通道”，增设发热问诊、续方配药等服务。与此同时，各地基层医疗机构也纷纷开设发热门诊，保障患者就医需求。

　　杭州市民：现在我们家门口能有这个发热诊室，我觉得太方便了，心里有个底了。

　　安吉市民：现在的话门口就能看（病）了，比较方便了。

　　深圳11区都已开通24小时医疗服务咨询热线，同时以社区为单位，划分医疗服务网格，有发热等新冠症状的患者，可以先到社康发热诊室首诊，有需要到三甲医院进行治疗的患者，医生会开具转诊证明，患者可以凭证明在医院的“专用转诊通道”加快接诊。市民也可在线上查询社康拥堵状态，方便患者错峰就诊。

　　深圳福田区卫生健康局局长黄舜艳：最大程度保障辖区居民的各种服务需求，保障这种需求第一时间能够得到响应和满足。

　　在江苏南京，16辆发热流动诊疗车，直接开进居民小区和企业，为群众提供便捷的诊疗服务。

　　南京市江宁区淳化街道双岗社区村民王孝年：现在方便了，一发热就到这里来拿（药），便当（方便）得很。（总台央视记者 牟媞媞）