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)
《狂飙》给扫黑剧带来哪些“质变”?******
口碑高开高走成为2023的“开年第一爆款”
《狂飙》给扫黑剧 带来哪些“质变”?
扫黑除恶题材剧《狂飙》2月3日晚在央视八套正式收官。该剧贯穿整个春节的播出,国民热度甚至盖过春节档头部大片,口碑高开高走,成了2023的“开年第一爆款”。即便把时间轴拉得更长,《狂飙》的表现都称得上现象级:不仅安欣、高启强、高启盛、陈书婷、老默、徐江、李响等主线角色每一个都获得极高公众认知度,张彪、陆寒、王秘书、麻子甚至小五等只有几场戏、几句台词的配角都被观众记住了名字并热烈讨论……上一部享受这种“待遇”的剧还是2017年《人民的名义》,再往前是2009年的《潜伏》。
《狂飙》为何能够赢得如此广泛的共鸣?从《破冰行动》到《扫黑风暴》,扫黑剧近年一直在小步前进寻求突破。《狂飙》这个激动人心的“开门红”有哪些从量变到质变的“狂飙”式进步?
创作思路的进步
跳出扫黑剧依靠案件烈度和情节强度吸引观众的“舒适区”
正如编剧之一朱俊懿所说,作为后来者,《狂飙》失去了改编真实案例的先天机会,但这也倒逼《狂飙》创作者跳出了扫黑剧依靠案件烈度、情节强度天然吸引观众的“舒适区”。
该剧让人耳目一新,根基是因为它在同类作品中独辟蹊径,构建了一部时间跨度长达20年的中国扫黑除恶编年史和回忆录。《狂飙》以 2000 年、2006 年、2021 年三个时间节点结构全剧,采用倒叙、插叙的方式呈现了20余年间的社会发展变化。选择这三个时间节点,既有政策宣传上的要求与考量,也能够反映出不同时期社会环境下治安工作的特殊性。
《狂飙》以非常高的完成度,把时代感凝结到衣食住行的方方面面,不仅做到了大处不出戏,还在很多不起眼的细节上下了功夫。装着饺子的铝制饭盒、翻毛领的皮夹克、等离子彩电、小灵通……真实的年代感将所有人代入回忆。高启强跨越20年的不同造型,也有着非常准确的塑造。2000年的高启强穿着廉价的皮衣,脏兮兮,捞完鱼随时可以擦擦手,那是菜市场里鱼贩的真实状态;到了2006年,在大嫂陈书婷的一手包装下,精致张扬起来,那是撞色西服、戴墨镜、梳背头的黑老大;2021年,他的违法手段更为隐蔽,穿衣风格也向“保护伞”高官靠拢,低调朴素……
这样的创作思路,《狂飙》不是首创,近年来《大江大河》《人世间》《风吹半夏》等荡气回肠的大剧都在还原时代感上做到了足够的诚意,最终为自己赢得大众共情打下最坚实基础。现实主义“要精心修饰,修饰到观众看不出来,但能体会到”。那些为《狂飙》打出高分的观众,也是感受到了这份用心,才心甘情愿共情这个延宕20余年的故事。
人物塑造的进步
对正反面人物尽可能一视同仁人物线丰满
《狂飙》塑造人物的突破之处,在于正反面人物尽可能一视同仁,人物线丰满。有人说《狂飙》前半部可以叫《一个鱼贩的黑化发家史》。高启强的每一次身份转换,都有翔实、充分的前因后果,和真实细腻的动机。一个唯唯诺诺、被欺压得喘不过气的菜场鱼贩子,成长为黑道“教父”式人物,而他走向深渊的背后有着亲情、友情、爱情的真实纠缠。《狂飙》让很多人感觉一追就停不下来,正是因为人物和剧情是爽的,更是写实的。
另外,传统的扫黑剧中,黑白对立是最主线的矛盾冲突,而《狂飙》的安欣和高启强还有互为镜像的宿命感,说明创作者把人物的重要性摆在了故事前面。安欣和高启强两个原本不在同一社会阶层的人,因为自身不同的性格特点而作出了不同的命运抉择。在一些偶发因素的助推下,二人走上了不同道路,人生因此发生改变、命运不断逆转。
事实证明,人物永远是第一位的。人物立住了,观众才会有共情,也更愿意看故事。如果是靠强情节推动剧情,恐很难产生现在这种反响。《狂飙》借高启强诘问着黑暗面的来处和缘由;借安欣诠释难以摧折的正直与信念;借一众骨血丰满的人物,揭示人性的善恶抉择——老默面对女儿心存愧疚;行事狠辣的恶霸徐江也有软肋。他们的善恶不是天生的,更重要的是选择。
总之,当靠强情节和反转已经不再是吸引观众的制胜法宝,《狂飙》验证了同类题材可以把走进人心作为更好的设计。
演员标准的进步
演员依据剧本二度创作 靠细致、复杂的人性面来支撑
要想成就一部好剧,剧本是蓝图,演员的二度创作为其添砖加瓦。靠足够细致、复杂的人性面来支撑,角色才能是立体的而不是说台词的工具。
导演徐纪周找的演员,都是有生活阅历的。他的要求是,“千万不要照着韩国、美国的黑帮片给我演,一演就完了”,一定要让所有人相信,这是自己身边会发生的事儿,才会有共情。张颂文的表演得到了很高的评价,“他演鱼贩子,我能闻见鱼腥味。他演大老板,我能闻见古龙水味。”为了演好鱼贩子,开机前几天,张颂文每天早上四五点就赶往水产市场,看鱼档老板怎么进货、卖鱼、杀鱼,后来剧里舀出鱼缸里的水洗手,就是他观察的收获。
好演员会比着琢磨角色、琢磨戏,拼命动脑子,在良性创作氛围中碰撞出更多火花。剧中安欣拿着警戒线推着高启强往前走这一“名场面”,当时剧本上只写“安欣拿着警戒线把高启强他们拦住”。而到了实拍时,安欣拿着警戒线一直往前推,拍出来气势上就会很好看,这些都是现场碰撞出来的。再比如安欣和高启强20年里吃饭的戏份在细微处有很大不同,演员通过表演也能够把饭吃出“年代感”。
不可否认,《狂飙》能够“飙”起来,一众实力派演员同台飙戏功不可没:无论是“双张”博弈,还是每一个或大或小的配角,演员与角色的适配度都非常高。值得玩味的是,网上有一个流传很广的“传闻”,该剧开始的主演配置是“流量+实力派”组合,这是当下市场上比较稳妥的通行搭配方式,“传闻”或许是项目初始阶段真实的考量之一。而最终《狂飙》以目前的阵容出现,证明演技和适配度占更大权重的理性决策胜出,市场给予的反馈也足以提振行业信心。
这个结果说明,一部剧要想破圈引起共鸣,就应当成为“最大公约数”。如此,使用流量演员反而显得“窄众”了——大众介意的是演员是否真的和角色匹配,以及他的演技是否真的能驾驭这个角色。只有满足了这些条件的演员阵容,才能获得作品的流量密码。
文/本报记者 杨文杰 统筹/刘江华
(文图:赵筱尘 巫邓炎)