红旗彩票官网网址 - 红旗彩票赔率

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）

中央农村工作会议系列解读⑭树立大食物观 构建多元化食物供给体系******

　　作者：赵思诚、王国刚，中国农业科学院农业经济与发展研究所

　　“洪范八政，食为政首”，顺应居民食品消费结构调整趋势，保障食品供给数量充足、质量过硬、结构适配，是我国农业生产的重点任务之一。而树立“大农业”“大食物”观念，是新时期保障我国食品市场供需平衡和居民营养健康的重要抓手。2022年中央农村工作会议强调，要树立大食物观，构建多元化食物供给体系，多途径开发食物来源。未来一段时间内，在“吃得饱”“吃得好”之外进一步倡导“吃得健康”，深挖潜力构建更为全面的食品供给体系，是树立大食物观的题中之义。

　　随着经济发展以及居民收入提高，我国居民的食品消费结构发生显著调整，口粮消费不断下降，水果、蔬菜与畜产品消费持续增长。2021年我国人均口粮消费131.4公斤，相较于2013年下降11.3%；人均禽肉消费量26.5公斤，增长55.1%；人均蛋类消费量13.2公斤，增长61%；人均奶类消费14.4公斤，增长23.1%；人均水产品消费14.2公斤，增长38.5%；居民食品消费多元化趋势十分明显，畜禽产品消费快速增长，膳食营养水平不断提升。居民食品需求结构变化直接反映于食品进口端，2021年，我国食品进口额再创历史新高，全年进口额高达1354.6亿美元，同比增长25.4%。进口额排在前五位的食品品类分别是肉类、粮食、水产品、乳制品和水果，五项进口额均超过百亿美元。

　　粮食安全概念应当与居民食品消费结构调整相适应，目前我国粮食安全仍然存在“米袋子”提得多、“菜篮子”提得少，“供给端”提得多、“需求端”提得少的“两多两少”问题。未来一段时间内，粮食安全概念应当向食物安全逐步转变，除了稻谷、小麦、玉米、大豆等粮食作物之外，也需要将肉、蛋、奶、菜、果等品类纳入考虑范围，在更广泛的基础上讨论数量安全和自给能力问题，力争实现主要食品供需动态平衡。

　　食品消费结构调整直接影响居民营养健康情况。总体而言，我国居民营养供给快速增长，蛋白质、脂肪与能量供给充足，动物蛋白供给明显增加，居民人均每日能量供给量达到3400千卡，能够满足居民营养需求。但“吃得好”并不等同于“吃得健康”，居民营养水平提升也引发了一系列问题。

　　首先是膳食结构不平衡，居民营养供给存在短板。当前我国居民精加工谷物食用多而全谷物与杂粮食用少，红肉食用多而白肉食用少，蛋类食用多而奶类食用少，油、盐、糖消费过多而各类维生素与钙、铁等微量元素摄入不足，居民营养过剩与营养缺乏问题同时存在，大量居民处于“隐性饥饿”状态。

　　其次是膳食结构不平衡导致肥胖与慢性病患病率增长。根据《中国居民膳食指南科学研究报告（2021）》的统计结果，我国18岁及以上居民超重或肥胖比例已经超过50%，6～17岁儿童青少年超重肥胖率已经达到19.0%，而超重肥胖是引发心血管疾病、糖尿病、高血压等慢性疾病的主要诱因之一。当前我国成人高血压患病率为27.5%，糖尿病患病率为11.9%，膳食结构变化对居民营养健康的影响不容忽视。

　　最后是城乡居民营养供给仍有差距，老龄人口的营养健康状况需要引起关注。农村居民肉类消费以红肉为主，维生素、钙等营养素供给水平相较于城镇更低。农村居民营养不良、贫血的发生率也高于城市地区，而农村居民对高血压问题的知晓率、控制率和治疗率均显著低于城市居民。当前我国老龄化程度不断加深，部分老龄人存在能量和蛋白质摄入不足，80岁以上高龄老年人贫血率达到10%，新冠疫情背景下，老年人营养不良问题仍需高度警惕。

　　需求端，首先，树立科学的膳食营养观，倡导均衡饮食结构。宣传低油、盐饮食与粗粮的营养健康作用，降低居民精粮消费倾向，控制钠盐与脂肪摄入。推广普及禽肉、水产等白肉的健康功效与营养价值，倡导居民使用白肉消费替代猪肉消费，促进肉类消费多元化，从饮食层面降低各类慢性疾病发病率，提升居民营养健康水平。其次，开展节粮动员，树立节粮减损意识，遏制饮食铺张攀比。厉行节约，倡导科学点餐，狠抓食堂浪费，持续关注外卖行业中的点餐过量和畜禽养殖过程中的饲料粮浪费问题，多渠道“堵漏”，通过“食”端的调整，实现“农”端的节粮减损目标，降低食品供给体系的压力。

　　供给端，首先，多渠道构建食品供给体系。以粮食为基础，在充分考虑自然环境承载力的基础上，通过设施农业、生物技术等手段，按照宜粮则粮、宜经则经、宜牧则牧、宜渔则渔、宜林则林的原则，向山水林田湖草沙要食物，充分利用广袤的国土资源，有效缓解我国人均耕地不足的窘境。其次，重点关注蛋白饲料粮的供给问题。发展低蛋白日粮技术，着重研发大豆蛋白替代产品，推动小品种氨基酸生产核心技术突破，加大对新型限制性氨基酸生产技术的支持，满足低蛋白日粮配制需求，适度降低饲料中豆粕等蛋白原料用量，逐步降低养殖行业对进口大豆蛋白的依赖。推广大豆玉米带状复植技术，努力实现“玉米不减产、多收一季豆”的政策目标。做好玉米大豆的协同发展的研判工作，尽可能提升我国的大豆自给能力。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）