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)
严查这些人、这些事!中央纪委公报释重大信号******
中新网北京1月11日电(记者 阚枫 袁秀月)10日,二十届中央纪委二次全会公报公布,新一届中央纪委如何开局,下一阶段的中国反腐从何处着手,此次公报释放重要政策信号。
资料图:2015年10月,海南省公安厅组织党员干部前往反腐倡廉警示教育基地参观受教。洪坚鹏 摄这些制度要扎牢
推进反腐败国家立法、完善基层监督体系
3000多字的公报中,对健全全面从严治党的制度体系作出重要部署。
党的二十大报告首次提出“健全全面从严治党体系”的重要任务。在此次公报中,“全面从严治党体系”亦成为关键词。
公报中提到,推动完善党的自我革命制度规范体系。促进完善党内法规制度体系,研究修订党纪处分条例,推进反腐败国家立法,不断健全完善纪检监察法规制度体系。推动完善纪检监察专责监督体系、党内监督体系、各类监督贯通协调机制和基层监督体系,形成监督合力。
自我革命是中国共产党区别于其他政党最显著的标志,是跳出治乱兴衰历史周期率的第二个答案。在专家看来,写好这第二个答案,并将其具体化、操作化,制度体系建设是关键的基础性工作。
“党的十八大以来,我们在党风廉政和反腐败方面取得了巨大成绩,初步构建起全面从严治党体系,要在总结过去十年经验的基础上持续完善健全这个体系,进一步适应新形势、新任务。”中央党校(国家行政学院)教授竹立家对中新网记者分析。
这个监督很关键
确保“不偏向、不变通、不走样”
2023年是贯彻二十大精神的开局之年,公报在论述新一年的纪检监察工作时,“围绕落实党的二十大战略部署强化政治监督”被列在首位。
公报提到,围绕完整准确全面贯彻新发展理念、加快构建新发展格局、着力推动高质量发展等重大战略部署,围绕党中央因时因势作出的决策部署加强监督检查,确保执行不偏向、不变通、不走样。
此外在谈及“四风”问题时,公报同样提到“贯彻党中央重大决策部署”,公报提到,紧盯贯彻党中央重大决策部署不担当、不用力,对政策举措和工作部署片面理解、机械执行、野蛮操作,玩忽职守不作为,任性用权乱作为,权力观异化、政绩观扭曲、事业观偏差等问题。
“近年来查处的腐败大案要案中,对党不忠诚、不老实,当面一套、背后一套的问题较受关注,强化政治监督,在对党忠诚方面强化监督,显得十分必要。”
竹立家说,写好第二个答案,真正落实全面从严治党,确保党中央决策部署全面落地见效,说到底需要干部队伍时刻牢记初心使命,确保永远对党忠诚。
资料图:山西太原,人们前往参观中国共产党反腐倡廉历程展。 中新社记者 韦亮 摄这些群体被点名
年轻干部、“一把手”、代理人
会议公报中,明确提到了几个群体。
对年轻干部,公报要求,高度重视年轻领导干部纪律教育。对“一把手”,公报要求,强化对“一把手”和领导班子监督,督促其严于律己、严负其责、严管所辖。此外,公报还提到,坚决防止领导干部成为利益集团和权势团体的代言人、代理人。
谈到“重点对象”,公报要求,把党的十八大以来不收敛不收手、胆大妄为者作为重中之重,严肃查处领导干部配偶、子女及其配偶等亲属和身边工作人员利用影响力谋私贪腐问题。
竹立家认为,这些群体,可以说是党的十八大以来腐败现象表现比较突出的一些群体。
“例如,年轻干部事关党和国家事业的赓续接力,不收敛不收手的干部顶风作案、影响恶劣,‘一把手’及其身边人腐败、政商勾连等也渐渐成为腐败案件的突出特征,这些群体的腐败问题往往对政治生态破坏严重,必须是权力监督的关键点。”
这些领域是重点
金融、国企、政法、粮食购销等
这份中央纪委全会的公报中,还特别提到下一阶段党风廉政工作的重点领域。公报指出,突出重点领域,深化整治金融、国有企业、政法、粮食购销等权力集中、资金密集、资源富集领域的腐败。
在专家看到,这些领域的反腐败工作事关国计民生大局,涉及面大,社会关切度高。
“从近年查处的案件来看,比如金融、国企这些领域的腐败问题会对国家资源造成重大破坏、重大损失,甚至引发系统性风险,而政法、粮食购销等领域的腐败问题和不正之风,关乎百姓切身利益,关乎社会公平正义,必须紧盯严打。”竹立家说。
如专家所言,此次公报特别强调了坚决整治各种损害群众利益的腐败问题。此外,坚决查处新型腐败和隐性腐败。坚持受贿行贿一起查,加大对行贿行为惩治力度,营造和弘扬崇尚廉洁、抵制腐败的良好风尚。
在作风方面,公报还提到,严肃整治损害党的形象、群众反映强烈的享乐主义、奢靡之风,对顶风违纪行为露头就打、从严查处,坚决防反弹回潮、防隐形变异、防疲劳厌战。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |