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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）

对美元中间价升至半年以来新高 经济企稳支撑人民币汇率走强******

　　对美元中间价升至半年以来新高——

　　经济企稳支撑人民币汇率走强

　　本报记者 姚 进

　　在内外部因素共同作用下，近期，人民币汇率持续走强。

　　Wind数据显示，截至2月2日16时30分，在岸人民币对美元汇率最高触及6.7007元，离岸人民币对美元汇率最高报6.7057元。2月2日，人民币对美元汇率中间价升至2022年8月以来新高。今年以来，人民币对美元汇率中间价累计调升2516个基点。

　　“2月2日，人民币对美元汇率大幅拉升主要是因为美联储明确将放缓货币紧缩，加息周期临近尾声，短期影响人民币汇率的最大不确定性因素落地，市场情绪和预期再度得到修复和强化，推动人民币汇率上行。”中国银行研究院高级研究员王有鑫表示。

　　美国联邦储备委员会2月1日在结束货币政策会议后，宣布加息25个基点。由于美联储此次加息为2022年3月以来加息幅度最小的一次，市场普遍认为美联储本轮加息周期已渐近尾声，全球风险资产有望迎来反弹，非美元货币的贬值压力有望大幅缓解。

　　我国经济企稳则是近期人民币汇率走强的内部原因。中金公司外汇专家李刘阳认为，1月以来，中国经济持续恢复向好，北向资金加速流入，人民币出现升值趋势。“在中国经济快速恢复的背景下，证券资金流入、结汇需求增强、美元走弱主导了1月人民币汇率的强势行情。”李刘阳说。

　　自美联储去年3月份启动本轮加息周期以来，人民币汇率最低跌至7.3下方，但中国外汇市场运行总体经受住了考验，人民币汇率在全球主要货币中表现相对稳健，跨境资金流动更趋均衡，彰显出强劲的市场韧性。

　　中银证券全球首席经济学家管涛认为，人民币汇率灵活度提高带来的好处也进一步显现：没有影响国内金融和物价稳定，增强了国内货币政策自主性；“减震器”作用正常发挥，减轻了对行政干预手段的依赖。“这有助于提振境内外投资者对中国经济和货币的信心。”管涛说。

　　展望今年人民币汇率走势，专家和研究机构认为，从中长期来看，人民币涨跌取决于中国经济基本面。近期，随着经济基本面企稳，人民币汇率也将得到有效支撑。未来，在外部压力趋缓、国内经济向好的背景下，人民币汇率将呈现双向波动、温和回升，并逐步回归合理均衡水平。同时，外资看好中国经济前景，人民币资产吸引力提升。

　　一方面，美联储加息进程转入下半场，叠加市场对美国经济前景担忧，美元指数上行动能趋弱，人民币汇率下行压力减小。李刘阳认为，美国通胀放缓带动美联储加息预期回落，中国与欧洲经济企稳预期带动风险偏好走强令美元承压，即使短期美元指数可能会因为风险偏好变化有所反弹，但基本面的变化让美元指数重回新高的可能性进一步降低。

　　另一方面，最新公布的先行指标传递出国内经济回升向好的积极信号，为人民币汇率在合理均衡水平运行提供良好环境和支撑。“经济稳金融稳，经济强货币强。”管涛说，随着中国经济加速复苏，国内外普遍看好中国经济前景，人民币资产投资价值受关注，2023年人民币汇率走势有望实现逆转。

　　“短期来看，海外通胀、地缘冲突等不确定因素对外汇市场或继续构成扰动。但整体看，人民币面临的内外部环境相对有利，预计双向波动更加常态化。”光大银行金融市场部宏观研究员周茂华表示，国内经济稳步复苏，市场风险偏好回暖带动资金趋势流入，外贸保持韧性，国际收支基本平衡，加之人民币弹性显著增强，将在国际收支中发挥稳定器的作用。

　　“中国经济走向复苏的迹象十分明显，随着修复动能不断强化，中美经济基本面或再度扭转，人民币汇率或存在进一步升值空间。对于中国央行而言，汇率压力缓解意味着政策空间打开，国内经济有望在政策支持下进一步企稳回升。”信达证券分析认为。

　　管涛提示，当前，内外部不确定不稳定因素依然较多，人民币汇率有涨有跌、双向波动加大，市场主体不宜单边押注汇率涨跌，而需要强化风险中性意识，加强货币错配和汇率敞口管理。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）