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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）

今日腊八！万事“粥”全等年来******

今天是农历十二月初八

是我国的传统节日——腊八节

腊八节后年味儿渐浓

在我国北方

有 “小孩小孩你别馋

过了腊八就是年”的童谣

过腊八就意味着拉开了过年的序幕

　　腊八节的由来

　　腊者，猎也，言田猎取禽兽以祭祀其先祖也。

——《礼记 • 月令》

　　冬至后三戌，腊祭百神。

——《说文》

　　北京师范大学社会学院教授、中国民间文艺家协会中国节日文化研究中心主任萧放介绍，腊八节的前身是古代的腊日，腊日是上古重要的年终祭祀日。

　　在我国古代，“腊”最初是一种祭礼。据《礼记·郊特牲》记载，腊祭是“岁十二月，合聚万物而索飨之也。”夏代称腊日为“嘉平”，商代为“清祀”，周代为“大蜡”；因在十二月举行，故称该月为腊月，举行“冬祭”的这一天便称为“腊日”。

　　腊日起初并没有固定时期，直到魏晋南北朝时，才固定在腊月初八这一天。自此，这一日便被人们称作“腊八”。

　　腊八节吃什么

　　喝腊八粥。在腊八节这一天，很多地方有喝腊八粥的传统。腊八粥又称“七宝五味粥”“佛粥”“大家饭”等，由大米、小米、玉米、薏米、红枣、莲子、花生、桂圆和各种豆类（如红豆、绿豆、黄豆、黑豆、芸豆等）等食材熬制而成。

　　据说，我国喝腊八粥的习俗，已经流传有一千多年。

　　据记载，腊八粥最早开始于宋代，每逢“腊八”这一天，不论是朝廷、官府、寺院，还是黎民百姓家，都要做腊八粥。

　　到了清朝，喝腊八粥的风俗更是盛行。“腊八”这一天，皇家食用并施散腊八粥，大街小巷人涌如潮，即便是数九寒冬日，也是热闹非凡。

　　如今，每到腊八节，常有寺院施粥，如杭州灵隐寺每年都给养老院馈送腊八粥，让传统节日充满了爱的温情。

　　泡腊八蒜。腊八蒜通常是指用醋腌制的蒜，成品颜色翠绿，口味偏酸、微辣。因多在农历十二月初八（腊月初八）进行腌制，故称“腊八蒜”。

　　在我国北方，泡腊八蒜也是“腊八节”的习俗之一。去除老皮后，将紫皮蒜浸入米醋，封严坛口到除夕再启封，蒜就会变得如同翡翠碧玉般通透。湛清翠绿、蒜辣醋香的腊八蒜，可以做凉菜可以配饺子，北方人的春节少不了它。

图源：摄图网

　　吃腊八豆腐。在腊八前后，安徽黔县家家户户都要晒制豆腐。豆腐抹上盐水后在中间挖一小洞，在太阳下晒干，民间将这种自然晒制的豆腐称作“腊八豆腐”。

　　“腊八豆腐”平时用草绳悬挂在通风处晾着，吃时摘取，一般可晾放三个月不变质、变味。它既可以单独吃，也可与肉类同炒、同炖。古时的徽商外出一走一年，这豆腐就是游子与家乡的信物。

图源：人民日报

　　腊八时节，注意防寒保暖

　　由于腊八一般正值“三九天”，所以民间有“腊七腊八，冻掉下巴”的说法，形容这个时间天气极冷，所以外出需注意适当添加衣物，防寒保暖。

　　中医认为，“头是诸阳之会”，体内阳气很容易从头部散失。所以，天气严寒之时，要注意头部保暖，以免引发感冒、头痛等疾病。

　　俗语说，“寒从脚下起”，冬季要注意保持鞋袜温暖干燥，并经常洗晒。睡前可用热水泡脚，并按摩脚底穴位，促进血液循环。此外，还要尽可能减少皮肤暴露，手、耳朵等容易生冻疮的部位，要注意经常按摩，出门戴上手套等。　

　　熬制养生腊八粥“指南”

　　清代食疗名著《随息居饮食谱》曾将粥誉为“世间第一补人之物”。传统腊八粥延续至今，不但契合中医食疗中的“五色入五脏”的养生说法，还符合现代营养学中食物多样化标准。

　　熬好一锅滋补养人的腊八粥，营养专家提出了4点建议。

　　杂粮和白米比例1:3。这样能够保持较为平稳的餐后血糖，且豆类和部分全谷物没有黏性，合理搭配口感更好。

　　加水量是粮食的6倍以上。用电压力锅做粥，粮食与水的比例大概是1:10~1:6。用普通汤锅做粥，则需要添加更多水。

　　先泡后煮，防止变糊。杂豆种类的不同，浸泡所需时长也不同。一般来讲，豆子浸泡8~12小时，多数全谷物2~4小时为宜。认真清洗过的杂粮，浸泡的水最好不要丢掉，否则损失了不少维生素和钾等营养成分。

　　别煮得太黏稠。腊八粥中的糯米和大黄米之所以能产生黏稠的口感，是因为其中一种不容易消化的淀粉比例较高。脾胃虚弱的老人、孩子，或是胃动力不足的年轻人，喝腊八粥不宜太黏稠。

　　综合整理自：科普中国、中国食品科学技术学会、人民日报、生命时报

　　整理：刘雪洁 蔡琳

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）