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）

比亚迪销量增长背后：相关产业链当居“首功”******

　　2022年，谁是车市中的最大赢家？

　　产销数据显示，比亚迪2022年累计销量186.35万辆，同比增长208.64%。不出意外的话，其将成为年度销量最高的汽车厂商。

　　在比亚迪交出的这份成绩单背后，相关产业链当居“首功”。

　　率先“停燃”，收获颇丰

　　2022年上半年，比亚迪率先宣布停止燃油车生产的消息，在汽车行业“一石激起千层浪”。公告称，根据公司战略发展需要，比亚迪汽车自2022年3月起停止燃油汽车的整车生产。未来，比亚迪在汽车版块将专注于纯电动和插电式混合动力汽车业务。

　　上述公告发布后，业界有观点认为，比亚迪停止燃油汽车的整车生产仅是单一企业行为，这个决定对比亚迪合适，但别的企业不一定合适。虽然有新能源汽车发展前景较好的大行业背景，但这只是一个企业的具体决策。

　　不过事实证明，作为第一个“吃螃蟹”的整车企业，“停燃”令比亚迪收获颇丰。

　　中汽协数据显示，2022年上半年，比亚迪新能源汽车市占率达24.7%，接近四分之一，较2021年增长超7.5个百分点。

　　显而易见的是，“停燃”的做法为比亚迪带来了新的发展契机，也为其新能源汽车的快速发展彻底“扫清障碍”。近期，比亚迪在新能源汽车领域的发展速度大幅提升。

　　公开资料显示，2022年11月，比亚迪迎来了第300万辆新能源汽车的下线。从“第1辆新能源汽车到第100万辆新能源汽车”用时13年、从“100万到200万”用时1年，从“200万到300万”仅用时半年。

　　率先“停燃”，底牌是什么

　　在新能源汽车发展的过程中，产业链的作用毋庸置疑。谁能够掌控相关产业链，谁就能抢占先机，在激烈的市场竞争中占据一席之地。

　　与传统燃油车有所不同，在新能源汽车的整车成本中，电池占比已超三成。作为新能源汽车的核心零部件之一，电池有着技术壁垒高、研发难度大的特点。动力电池作为新能源汽车产业链中不可或缺的一环，扮演着至关重要的角色。

　　研究机构SNE Research发布的最新数据显示，2022年1-11月，中国企业宁德时代和比亚迪分列前两位，二者的市占率加总为50.7%。其中，比亚迪电池的装机量达到60.6GWh，同比增长168.3%，位列全球第二，市占率13.6%。

　　作为国内为数不多掌握电池制造的车企，比亚迪坚持原材料安全与产品安全的磷酸铁锂电池路线，先后推出刀片电池、CTB电池车身一体化等业界顶尖技术。上述优势让比亚迪在新能源汽车产业链占得先机，也赋予了比亚迪率先“停燃”的勇气。

　　此外，比亚迪推出的DM-i超级混动、DM-p王者混动和e平台3.0等技术，在推动全球新能源汽车行业变革、实现跨越式发展方面，也起到了积极作用。同时，比亚迪以开放的电池、电机、电控及芯片等全产业链核心技术，引领创新链发展，助力行业形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。

　　在新能源汽车领域，比亚迪新能源汽车已涵盖私家车、出租车、城市公交、道路客运、城市商品物流、城市建筑物流、环卫车等七大常规领域和仓储、港口、机场、矿山专用车辆等四大特殊领域，实现全市场布局。

　　率先“停燃”，加速低碳转型

　　借助“停燃”契机，比亚迪正加快交通运输业和制造业低碳转型。

　　其中，比亚迪在清洁能源方面深耕开发。在太阳能领域拥有硅片加工，电池片、光伏组件制造、光伏系统等全产业链布局，业务足迹遍布包括中国、美国、日本、英国、巴西、印度、澳大利亚等国家。

　　目前，比亚迪太阳能在光伏组件领域可融资价值已跃升至全球第八位，并连续多年入选彭博社全球一级组建制造商(BloombergTier1)榜单。在储能产品方面，比亚迪储能已成功打入美国、英国、德国、法国、日本、加拿大、澳大利亚等全球多个市场，已为全球合作伙伴提供近百个工业级储能解决方案。

　　业内专家认为，碳达峰、碳中和是推进各领域转型创新的重要机遇。中国产业应该抓住这一机遇，主动采取建立绿色供应链，研发新技术新模式新业态，投资新领域，提高能源资源的利用效率，降低生产经营碳足迹的行动，从而实现高质量发展。

　　为推进国家“碳达峰、碳中和”的战略发展目标，落实应对气候变化《巴黎协定》，比亚迪发挥新能源汽车龙头企业示范，强化企业碳排放行动和管理，通过绿色的技术、产品和解决方案，加快交通运输业和制造业低碳转型。

　　比亚迪已经建立起一套完整的新能源生态闭环，可以提供安全可靠的一站式解决方案与服务，用电动车治理空气污染，用云轨云巴治理交通拥堵，为全球城市提供立体化绿色大交通整体解决方案。

　　除此之外，比亚迪顺应国际趋势，积极响应国家碳中和战略部署，在坪山总部园区分别从绿色运营、绿色办公、绿色生产三个方面开展减碳工作，助力坪山总部成为首个零碳园区。2022年，比亚迪整个坪山园区全部启用了清洁能源。(完)