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）
青岛大学：用好非遗传统文化宝藏【非遗进高校 探索美育新模式】******
“老师，我们又拿金奖啦！‘互联网＋’大赛的！”
“老师，我被博物馆录取啦！千人取一个！”……
青岛大学美术学院侍锦教授经常为学生们一个个喜讯开心不已。
“这要感谢非遗传统文化宝库的赋能！”侍锦对记者说。
经过多年非遗进高校的实践，侍锦非遗团队构建了五位一体的非遗美育实践教学模式——博物馆实物教学＋调研场景教学＋互动体验教学＋创新实践教学＋项目大赛教学，美育育人的同时，在非遗推广、成果转化、服务社会等方面作出了积极探索。
教室就是博物馆
侍锦是一个资深的民间工艺品收藏家。从一个古朴的鱼盘开始，至今他已有了近万件藏品，这是他实物教学的宝库。
“这只墨盒的精巧，这匹鲁锦的纹样，只有摸到实物，才能切实感受它们的美。”侍锦对记者说，尝到了非遗实物教学的甜头，他在这条路上坚持了30多年，带领团队创出了非遗“沉浸式实物”教学模式。
2019年年底，青岛大学在浮山校区图书馆寸土寸金的四楼辟出1000多平方米，建立了教学型的民间工艺美学馆，开国内高校之先河。侍锦和团队花费30多年心血淘来的万件民间工艺品安放在此，向全校开放。
大到千工床、织布机，小到泥老虎、银首饰，气韵饱满的鱼盘、精妙绝伦的柜奁、图腾绚丽的织物，或厚重或轻灵，或热烈或朴拙，美学馆万件藏品，让穿越时空的美扑面而来……
每个学子都可以推门而入，领略先人的审美智慧、匠人精神和对美好生活的追求，触摸中华传统文化的根系脉络。
这里不仅是一个博物馆，更是学校综合素质教育和美育教育基地。
这里是青岛大学的《民间美术》《传统纹样》等专业课的教室：立体“沉浸式”的教学空间，润物无声，触手可及的非遗之美，让中国特色融入学生的血脉；
这里是全校通识课《中国传统手工艺鉴赏与实践》的课堂：扎染、活字印刷、布老虎、甲马印画……同学们在实践中深刻感受非遗魅力，提高审美认知；
这里是面向校内外的非遗传播大讲堂：剪纸、花鸟字、刺绣、印染、衍纸、焗艺、木版年画和拓印等非遗传承人被请进来做老师，让学生直面民间高手；
这里是非遗美育教学的研究中心：田野考察拍摄的图片、搜集的资料、收集的民艺实物、研究数据等构建了系统的课程体系。近年来，获批非遗相关课题立项20余项。
非遗滋养，专业课受益
近几年，团队所任教专业连续4年有学生考取清华美院研究生。“录取的学生，不仅在于绘画功底和表现技巧强，更因为他们有深厚的文化功底。”
非遗的底色，让学生就业优势凸显；陈宇被上海博物馆录取、张玉被滕州市文化馆录取、孙建鹏被青岛市市南文化馆录取……
在非遗团队老师的指导下，近几年学生们捧回200多项各类大奖。
团队成员彭卫丽副教授的研究生荆兰淇，作为《匠染织梦——齐鲁纺织非遗助力乡村振兴的践行者》项目负责人，刚刚抱回第八届“互联网+”大学生创新创业大赛省赛金奖、国赛铜奖。
“老师的悉心指导和非遗元素的优势让我们底气十足。非遗让我受益良多，下一步我会围绕非遗展开自己的毕业研究。”荆兰淇对记者说。
高校，担起非遗薪火相传的使命
“这些年，我带了50多个研究生，有30多个在学校工作，他们继续在学校传播非遗文化，成为非遗传播的‘点灯人’。”侍锦满面春风。
团队的顶梁柱彭卫丽，是侍锦2002届的研究生，在教学、科研成绩斐然的同时，指导学生拿回100多个大赛奖项。
“读研究生期间，我接触到非遗，被其无穷的魅力吸引，确立了自己教学与科研的方向。”彭卫丽对记者说，“在非遗文化的滋养下，学生们的品质、技能、创新意识都得到提升，我由衷地高兴。我要把优秀传统文化的接力棒不断地往下传。”
很多同学成为非遗发烧友，加入非遗推广的队伍；毕业的学生经常来电话通报自己发现的民间工艺宝贝……
依托博物馆，青岛大学担起了非遗美育传播的社会责任。近年来，举办非遗展览20场次，非遗讲座45场次，公益实践体验100余场次……
2020年团队受青岛市文旅局委托，全面普查市级以上207项非遗项目，开展“青岛市非物质文化遗产名录手绘图典”项目的普查、调研、书籍设计等工作。
2022年，青岛大学民间工艺美学馆获批山东省非遗研究基地，侍锦获“2020山东非遗年度人物”殊荣。
非遗，高校美育育人的宝藏
“每一件值得留存的非遗工艺品里，都蕴含着制作人的生活态度、工匠精神。所以，非遗是美育也是德育。”侍锦深有感触。
借助非遗蕴含的深厚文化内涵，引导学生民族自信、家国精神、正确的价值观，这是非遗团队“崇德尚美”的育人理念。
第一节课，同学们要介绍自己家乡的非遗元素；放假时，调研家乡非遗文化。随着课程的深入，越了解越热爱，同学们的文化自信、家国情怀慢慢地培养起来。
在西柏坡、沂蒙山等地方调研，让学生接受红色文化熏陶；田野考察采访时，民间工艺传承者的自身经历会给学生上一堂最生动的思政课……
侍锦讲授的《民间美术》早已是省级一流课程，课程蕴含的非遗思政内容，提升了课程的含金量。
美术学院2017级吴茂林同学的故事，让人看到了非遗美育育人的能量。
一入大学，吴茂林便跟随侍锦参与创办云贵印染工作室。连续保持全系双第一成绩的同时，他在百余项大赛中取得优异成绩，是一个勤奋的非遗推广志愿者。
身为“全国百名大学生就业创业人物”，他搭建了“非遗+”创新创业团队，公司开得红红火火。毕业后，他却选择去新疆做一名武警。
电话中他对记者说：“在走访调研中，沂蒙精神深深震撼了我，更加坚定了我的参军梦。未来，我将用在非遗团队领悟到的努力和严谨去实现更多的价值。”
让非遗活起来，服务社会
美学馆设立文创工作室，致力于教育研学、文创设计、助力三农，形成“教、研、产、创”一体化实践平台，为非遗的传承和创新发展、成果转化开创了新路径。
“你看，就是在馆藏的这款木质食盒的基础上，学生受到启发，为企业开发了一款点心包装盒，获得了大奖。”团队成员田鑫老师介绍说，每年学生的非遗元素毕业设计作品，很多都会受到相关厂家的青睐，直接买走。
2021年，美学馆参与组织协办青岛市首届非遗＋文创设计大赛，并推出“青岛非遗礼”“青岛有礼”“英气楼糕点”“植秀堂驻颜面膜”等非遗相关文创产品，推动了地方非遗文化发展。
近几年来，非遗团队联合企业、政府等诸多社会力量，组织策划了非遗进乡村、进文旅小镇，打造非遗工作坊、乡村记忆馆、美丽乡村示范基地等十几处，在非遗促进就业增收、助力乡村振兴方面持续发挥作用。
青岛大学美院校友、企业家孙亮，积极参与非遗助力乡村振兴，他请来侍锦团队做指导，建设运营“源乡·和溪廿四节气文创村”，为村民和返乡大学生提供创新创业平台。
2022年，侍锦带领彭卫丽等团队成员所做的实践成果《教育引领、文化赋能——“非遗+”助力乡村振兴的新范式》，获得两年一届的第五届山东省文化创新奖。
山东省政府颁发的这块铜牌挂在美学馆入口，熠熠生辉。
中青报·中青网记者 邢婷 来源：中国青年报
