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)
依法办好事关官兵切身利益的事 ******
依法办好事关官兵切身利益的事
——第79集团军某旅严格组织冬季军士选退工作的几段见闻
铁打的营盘流水的兵。军士选晋和士兵退役工作事关官兵切身利益、事关部队人才培养保留,一直以来都是上下关注的热点敏感工作。新的士兵制度施行后,各级开展相关工作时,要把政策用足用好,让相关部门形成合力、高效有序组织开展工作,让广大士兵踏实服役、平稳退役,切实调动起方方面面的积极因素,为强军兴军事业提供坚强有力的人才支撑。
前段时间,第79集团军某旅在组织冬季军士选退工作时,严格按照新的士兵制度实施要求和相关考核标准,健全完善考评监督机制,依法依规确保工作不走形式、不搞平衡、不弄虚作假,所有程序公平公正公开,做到最大限度保留骨干人才,有效激发练兵备战动力。
关键词 依法组织
依据新规严密组织选晋考核
“这项课目考核时,我的确有几个动作没达到标准要求,没有计入总成绩……”前不久,第79集团军某旅组织冬季军士选晋考核时,所有考核课目均按照新的士兵制度要求组织实施,考核标准更加严格。看着自己的成绩单,二级上士李林不禁感慨:“整个考核既严格又透明,我很信服!”
新的士兵制度更加突出全面考察“政治思想、军事素质、工作实绩、作风纪律”等方面内容,无论是考核方式还是评比细则,都更加贴近实战需要,切实聚焦综合素质量才、瞄准备战打仗留才、坚持公平公正选才。“军士选晋事关部队战斗力建设,扎实开展好工作,加强法规学习是重要保证。”该旅领导介绍,开展工作前,他们组织相关人员学习法规制度,高质量做好新政策解读和动员部署,旅领导及机关相关科室下沉工作重心,采取常委包干、工作组蹲点等方式,深入基层一线针对新法规政策进行辅导宣讲和指导帮带,向参考士兵和考核人员讲清“考核课目怎么设定”“考核标准有何变化”等。
考核场地设置不合规,当场叫停整改;参考士兵着装不符合要求,成绩取消……翻开考核实施方案,记者看到,军士选晋考核的标准条件、组织程序、评分原则等,全部按照上级下发的具体法规要求实施。考核过程中,他们还通过引入动态监控系统、交叉遴选基层风气监督员,对考核全程进行监督,若发现有不合规现象,当场依法依规严肃处理。二级上士张闯对理论考核环节印象深刻:“当天,旅队采取机上作业形式,由电脑随机出题、实时监控,有效杜绝了抄袭等问题。”
在随后的专业课目考核中,一名修理专业的军士提前几分钟完成操作。原以为自己能获得高分,却被考核组按照新的考核细则扣除了相应分数。“所有环节都不落,故障也成功排除,为啥被扣了分?”有官兵提出疑问时,考官当场调出考核录像,指出这名军士在维修扳手的使用上有错误,“维修扳手反着使用会加速装备机件磨损,影响装备使用寿命”。
记者在现场看到,“片面追求快”“不注重装备的正确操作规程”“缺乏敌情观念”等细节问题都会被指出。走下考场,这名军士感言,这次考核聚焦实战,考风也更纯正清爽,考出了每个人的真实水平,让“选上的硬气、落选的服气”。
关键词 公正严格
机关人员进驻一线现场评审
“评审时,机关人员进驻营连一起集中办理,当场亮分核实签字,我对评审结果很服气。”前不久,在军士选晋个人条件评审现场,勤务保障营二级军士长刘方凯在自己的评审结果上进行了签字确认。
刘方凯说,在确定参与重大任务、表彰奖励以及职业技能鉴定等定量加分项目中,评审组既严格把关,又做好解释说明工作,部分军士因缺少证书、通令等证明材料,最终被取消了加分。由于评审组工作严谨,没有人对评审结果提出异议。
“以往每到这个时候,由于竞争激烈,涉及选晋的军士都会密切关注自己及其他战友的成绩。稍有一点差错都会引起强烈反响。”参军20多年,刘方凯历经多次选晋。他记得,几年前一次选晋中,个别军士因档案中奖励处分情况与实际得分不相符,导致排名公示后出现争议。
依法依规营造公平公正的竞争环境,是开展好工作的重要基础。该旅严格对照新的士兵制度要求,对考评、选取、公示、监督等环节逐一明确标准细则。评审过程中,他们改进方式方法,采取进驻基层营连逐人过筛、现场亮分、签字确认的方式进行集中办理,并请风气监督员现场监督,发现不正当加分等问题后,立即依法依规严肃处理。
“这名同志是通过成人自考取得的大学专科文凭,按照规定应该为他加分”“这名同志曾经受到处分,应当扣除相应得分”……评审现场,人力资源科干事廖纪丞根据每名选晋人员的档案,逐条逐项宣布加分明细。相关人员一边聆听一边仔细核对,并进行表决。个别军士由于多报瞒报表彰情况和受处分事实,被当场发现并查询核实。
“公开透明的评审方式,使选拔晋升更加清晰明了,便于操作执行!”廖纪丞分析说,以前,评审阶段都是机关对照个人材料评审后直接向基层公示得分,这容易导致个别涉选人员由于不清楚具体情况提出异议,机关随后又要重新核准,严重的甚至会影响工作进程。此次评审过程中,他们分类型对同衔级军士集中统一审核办理,让各自得分情况一目了然,确保问题当场解决,从源头上杜绝了隐患。
关键词 提质增效
强化服务意识开展档案联审
前段时间,接到机关下发的档案问题清单后,面临退役离队的三营指挥保障连一级上士、“红旗车驾驶员”尹晓成一开始有些担心。
尹晓成此前是从外单位转隶而来,转隶时由于各种原因,没有详细核实档案。直到这个关键时刻,“入党志愿书信息不全”的问题才被相关部门发现。当时,尹晓成正在一心对年轻司机进行传帮带。担心会影响自己的退役安置,工作上难免有些分心。
与尹晓成的情况类似,机关审定档案时发现,作战支援营一级上士孙福东虽然多次立功,且都有相关证书奖章,但档案里部分表彰缺少认定材料。倘若无法及时提供相关证明,可能会影响后期安置时的积分排名。“原单位早已撤编,当时的相关负责人也已经联系不上了。安置竞争激烈,很小的差距也有可能错失优先选岗的机会!”孙福东顾虑重重。
以上情况不是个例。正当一些官兵为此发愁时,机关人力、组织、纪检等业务科室成立联审组,逐一梳理出问题关键,进行分工协作,帮助这些官兵联系原单位,核实开具相关证明材料,解决了大家的忧心事。
既要依法审定确保公平公正,也要依法维护官兵切身利益。该旅人力资源科科长李文博表示,以往退役军士档案经常出现缺项漏项等情况,导致部分即将退役的军士在安置工作时受到影响。他们通过联审的方式,依法依规为退役军士进行档案审定、手续办理,既有效杜绝了档案缺失、提交虚假材料等问题,也缓解了以往单个科室独自工作的压力,提升了解决问题的质效。
记者了解到,为及时完成审档工作,确保退役军士返乡后能快速安置,该旅还严格按照相关法规要求,提前开展工作,及时把问题拉单列条下发基层;统计相关人员的家庭住址和电话,指定联系负责人,方便后期跟进安置落户等事宜。
“机关办理手续既依法严格又贴心服务,我可以更加心无旁骛地开启自己的新征程!”顺利办理完所有转业手续后,孙福东满怀感激地说。
(本报记者 宋子洵 特约通讯员 王钟卫 通讯员 李俊霆 解放军报)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)