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）
东西问丨铁木尔·沙伊梅尔格诺夫：哈中交往30年，为国之交带来哪些启示？******
中新社阿斯塔纳12月30日电 题：哈中交往30年，为国之交带来哪些启示？
——专访哈萨克斯坦资深外交官、国际问题专家铁木尔·沙伊梅尔格诺夫
中新社记者 张硕
自1992年正式建交以来，中国与哈萨克斯坦实现了从友好关系到永久全面战略伙伴关系的跨越式发展，成为睦邻友好的典范之一。在错综复杂的国际环境中，中哈交往也为不同国家与文明的相处提供了借鉴。
日前，《中国—哈萨克斯坦：睦邻友好与互利合作的三十年》一书在哈出版发行，书中记录了两国关系的重要发展阶段与诸多重要时刻。该书主创作者铁木尔·沙伊梅尔格诺夫接受中新社“东西问”独家专访，分享了一位哈萨克斯坦国际问题专家视角下哈中交往30年的思考。
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：中哈建交30年，双边关系实现跨越式发展给哈萨克斯坦带来哪些影响？
沙伊梅尔格诺夫：邻国之间必然产生关联，哈中交往同样如此。20世纪90年代以来，两国都实现了快速发展，对亚洲成为全球经济中心地带产生了积极影响。中国已成为世界第二大经济体，哈萨克斯坦也迈入全球最具竞争力国家前50名。我们不会停止追求进步，也许这就是两个邻居相互吸引的原因。
谈论哈中关系对哈萨克斯坦的影响时，我认为首先要从政治层面说起。中国是最早承认哈萨克斯坦独立并与哈建交的国家之一，从而表明了对哈友好态度。20世纪90年代，哈萨克斯坦自愿弃核，这个决定得到包括中国在内的国际社会高度评价。两国还签署了国界协定与勘界协议，通过法律途径全面解决了两国边界问题。
多年来，两国经济实现快速发展。哈萨克斯坦通过与中国合作实现石油和天然气多元化出口，同时吸引了中国数百亿美元投资。2013年，中方在哈萨克斯坦提出共建丝绸之路经济带倡议，如今“一带一路”倡议已成为全球合作的典范，将140多个国家联系在一起，取得了诸多建设成就。
江苏连云港，中国-哈萨克斯坦(连云港)物流基地装卸忙。王健民 摄哈萨克斯坦是世界上最大的内陆国家，也是连接亚欧的交通要道，很多亚欧贸易从此过境。这从根本上确立了哈萨克斯坦作为亚欧大陆运输桥梁的国际定位。
借用中国古语“三十而立”来形容哈中关系再恰当不过。在过去30年里，两国友好关系为合作发展奠定了基础。30年的时间，哈萨克斯坦建立起了自己的国家，获得了国际尊重，而中国也已逐步成为拥有强大影响力和经济技术能力的国家。
如今，哈萨克斯坦人民正满怀信心地为实现国家繁荣前进，中国人民正在为实现“两个一百年”奋斗目标而奋斗，哈中两国人民怀揣相似愿景并为之努力。站上两国关系发展的新起点，我相信哈中将携手开创下一个“黄金30年”。
中新社记者：您为何说参与共建“一带一路”给哈萨克斯坦带来了“看得见的繁荣”？
沙伊梅尔格诺夫：“一带一路”已成为参与广泛的国际合作倡议。哈萨克斯坦正处于这一国际经济活动的核心位置，用地缘经济学的话来说，东西方陆桥的主要优势在于，货物从中国经哈萨克斯坦运往欧洲仅需15天左右，而海运则需45天。
通过对国际经济形势研判，哈方寻求将其独特的地理位置优势转化为实际的经济利益。当下，全球地缘政治局势复杂，处于亚欧十字路口的哈萨克斯坦具有很大的过境潜力，可充当亚欧间最重要的陆路走廊与运输中转枢纽。
在阿拉木图举行的第二十五届“交通和物流”国际展览会上，中国机械装备产品吸引客商参观和咨询。达恩克 摄同时，为响应“一带一路”倡议，哈方提出了旨在大规模改造升级哈境内交通基础设施并联通国际走廊的“光明之路”新经济政策，为本国融入全球货运体系提供保障。
这一投资超90亿美元的基础设施项目，已成为哈萨克斯坦参与共建“一带一路”的重要内容，并可能转化为地缘经济优势。新亚欧大陆桥也使哈萨克斯坦拥有了一条驶向大海的快捷通道，对于无法进入海上贸易路线的哈萨克斯坦来说，具有战略意义，也意味着全新的发展机遇。
中新社记者：哈中两国有着2000多年文明交往史，如何理解这种历史基础在中哈关系发展中的作用？
在哈萨克斯坦举行的“中国文化日”活动上的茶艺表演。张硕 摄沙伊梅尔格诺夫：据史料记载，哈萨克斯坦跟中国的渊源最早可追溯到2000多年前。自古以来，两国经贸交流活跃、文化合作深入，对欧亚之间政治文化交流产生了重要影响。从历史和地理层面而言，哈中两国注定要比邻而居、共同发展，做真诚的朋友、可靠的伙伴。
从公元前2世纪古丝绸之路建立到21世纪丝绸之路复兴，这也是哈中两国人民交往的编年史。哈萨克斯坦是古丝绸之路交往的核心区域，在推动人类文明交流中发挥过重要作用。古丝绸之路横贯哈全境，旧都阿拉木图更可谓丝绸之路的咽喉，是古代中国通往中亚之路的必经之地。
在新疆乌鲁木齐举办的第七届中国-亚欧博览会上，哈萨克斯坦展区商品丰富吸引参观者围观。刘新 摄几个世纪以来，两国之间一直保持着密切联系。毫无疑问，关于哈中关系的讨论会唤起人们对伟大丝绸之路的记忆。这条独特的跨境陆上通道以经贸、文化和人文纽带连接起东西方，为世界历史留下了深刻印记，不仅影响了亚欧文明的发展，也形象反映出哈中交往的深度与广度。
如今，两国逐步将双边关系提升到“永久全面战略伙伴关系”新高度，我理解的“永久”一词意指哈中作为邻邦，注定交往密切，几千年来亦如此。而在现代关系发展中，双方交往呈现出广泛而平衡的特点——两国在政治领域进行建设性对话，在经济领域开展密切合作，可以说，我们几乎不存在不互动的领域。
努尔苏丹(现阿斯塔纳)当地中学生在阅读汉语教材。文龙杰 摄中新社记者：在您看来，中哈交往30年给国家之间的相处带来了哪些重要启示？
沙伊梅尔格诺夫：哈中两国真正建立了堪称典范的国家间关系。在很短的时间内，哈中合作取得了令人瞩目的成就，为两国关系长远发展奠定了坚实基础。
首先，双方保持了元首密切交往的良好传统，充分发挥元首外交对双边关系发展的重要战略引领作用，完善总理定期会晤机制，保持哈中合作委员会高效运转，使两国战略伙伴关系得以稳定系统发展。
其次，哈中关系不断深化有助于实现本地区的长治久安。两国在重大国际议题上有着相同立场和共同语言，在联合国、上海合作组织、亚洲相互协作与信任措施会议和“中国+中亚五国”会晤机制等多边机制框架内扩大合作、加强协调，共同维护地区和平安宁。
北京集邮爱好者展示《上海合作组织青岛峰会》纪念邮票。上海合作组织是中国、哈萨克斯坦以及各成员国之间开展多双边外交的重要平台。卞正锋 摄此外，在全球经济下行背景下，哈中经贸合作对世界经济复苏和增长作出贡献。在过去30年里，两国在经济、交通运输、农业等各领域建立了良好的互利合作关系，双边贸易增长近50倍。为强化日益密切的区域关系，哈中两国重点开展交通物流与产业合作，共同在哈境内打造数十个新工业项目。
中新社记者：您如何理解哈萨克斯坦正在推进的“新哈萨克斯坦”发展战略？在此战略下，哈对外交往将发生哪些改变？
沙伊梅尔格诺夫：托卡耶夫总统提出的“新哈萨克斯坦”发展战略，是一项旨在实现国家政治制度全面现代化的改革倡议，其核心是建设一个新的、公正的哈萨克斯坦，并为每个人提供平等机会。这意味着哈萨克斯坦正寻求通过自身发展壮大为未来可持续发展创造更多可能。
托卡耶夫到访中国社会科学院并发表演讲。富田 摄托卡耶夫在11月底举行的总统宣誓就职典礼上曾说，哈萨克斯坦的发展将主要依靠自己，同时积极拓展同各领域的国际合作，包括吸引外资。在谈到外交领域时，他明确指出，哈萨克斯坦将继续执行平衡、建设性的外交政策。其优先关注的重点，将是与俄罗斯、中国、中亚伙伴国家以及欧亚经济联盟伙伴之间的关系问题。
因此，哈萨克斯坦对中国的外交政策不会发生改变，相反，哈萨克斯坦将与中国一道，坚定不移巩固双边关系，让两国和两国人民友好世代传承。
这也被记录在双方于2022年9月签署的两国建交30周年联合声明中。双方还同意，进入新阶段，愿秉持相互尊重、睦邻友好、同舟共济、互利共赢的精神，进一步加强双边对话，精心打造双边关系下一个“黄金30年”。这表明哈中对未来合作持乐观态度，并有意在新阶段发展更加密切的伙伴关系。(完)
受访者简介：
铁木尔·沙伊梅尔格诺夫，哈萨克斯坦资深外交官、国际问题专家。曾担任哈国防与航空航天工业部副部长、哈外交部国际信息委员会主席等职务。现任哈萨克斯坦高级智库、哈萨克斯坦首任总统图书馆副馆长。其所在机构下设的科研中心为哈总统及国家部门起草各领域权威研究分析报告。其主要研究方向为国际关系与地缘政治，以及中亚安全和一体化进程问题，发表科研著作90余部。
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