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）

广西壮族自治区博物馆新馆开放——在这里，探寻壮美广西******

　　11月28日，广西壮族自治区博物馆新馆开馆。

　　创建于1934年的广西博物馆，是省级历史、艺术类综合性博物馆，也是全国首批国家一级博物馆，现有藏品近10万件（套）。广西博物馆改扩建后面积由此前的2.1万平方米增加至3.7万平方米，其中展览面积约1万平方米，可展出的文物数量由之前的600多件（套）增加至3000多件（套）。首批开放的展览展出文物近2000件（套）。

　　大部分文物首次展出

　　11月29日，南宁市民孔先生一早就来到广西博物馆新馆外等候。“我是通过博物馆的参观预约小程序成功预约到今天的参观名额，太兴奋了，非常期待能看到一个全新的广西博物馆。”他说。

　　1978年，广西博物馆陈列大楼在刚刚建成通车的民族大道旁落成，这座具有干栏式建筑特点的陈列大楼，被评选为当时的全国十大博物馆建筑之一。1988年，民族文物苑建成开放，和广西博物馆陈列大楼相映成趣，不仅成为国内最早开创“馆苑结合”“动静相辅”模式的博物馆，也在许多广西人心中留下深刻的文博记忆。

　　2018年，广西博物馆迎来了首次闭馆改扩建，2019年1月开工。经过4年时间的精雕细琢，广西博物馆在继承原址风貌的基础上，扩大增加功能分区，完善提升各项基础设施，使得新馆集经典怀旧景观、休闲文化空间与现代科技设计于一体。

　　据了解，此次重新对公众开放，广西博物馆新馆首批推出5个馆藏文物展览，包括“广西古代文明陈列”“烽火南疆——广西近现代革命史陈列”2个基本展览，以及“合浦启航——广西汉代海上丝绸之路”“釉彩斑斓——馆藏瓷器陈列”“匠心器韵——馆藏工艺珍品陈列”3个专题展览，其中大部分文物为首次对外展出。

　　“此前受场地影响，许多馆藏文物只能长期保存于文物库房，新馆开放后，展出的文物数量和品质将大幅提升，众多难得一见的珍贵文物将在全新的展览空间迎接观众。”广西博物馆馆长韦江表示，新馆面向游客开放的空间布局也更多元，馆内每个功能区均覆盖有AR实景地图导航等数字化信息及管理系统，并接入“一键游广西”平台，为游客提供线上、线下一站式的智慧化服务。展览及服务空间也充分利用数字化技术和光影技术，打造沉浸式观展和互动体验。

　　同时，广西博物馆新增了4个互动服务区，分别为儿童考古探秘馆、青少年活动中心、历史小剧场与博物馆文创商店，与上述展览体系有机融合。互动区域还将通过创意展示、节庆活动、演艺表演和科普研学等方式，提供高质量博物馆文化产品，并逐步探索博物馆夜间开放模式，为市民游客打造别致的“博物馆奇妙夜”。

　　民族融合多元交汇

　　“这件翔鹭纹铜鼓是我馆的国宝级文物，1976年出土于贵县（今贵港市）罗泊湾汉墓。它纹饰清晰，图案精美，器身保存完好，是国家一级文物……”在“广西古代文明陈列”展厅，讲解员为观众娓娓道来，通过一件件文物、一幅幅图画展示出广西这个多民族融合地区发展的历史脉络。

　　广西有12个世居民族，各族人民在漫长的历史长河中，和谐交往交流交融，共同创造出多姿多彩的民族文化。广西博物馆新馆全新推出的“广西古代文明陈列”是广西第一个以通史体例来表现广西古代文明历史的陈列展览，统筹全区文物精品，重点突出广西历史中“悠久、多元、交融、开放、同心”的特点，从社会发展史的角度，用博物馆的陈列语言，讲述波澜壮阔、辉煌灿烂的历史发展进程和成就。

　　“这些有形有色的珍贵文物，就是民族融合具象化的体现。”韦江说。

　　此外，基本展览“烽火南疆——广西近现代革命史陈列”全景展示广西近现代革命历程，通过文物再现历史事件和革命英烈，弘扬革命文化。专题陈列“合浦启航——广西汉代海上丝绸之路”以故事化的展览脉络、场景化的展示环境、多样化的展示手段展现“和平合作、开放包容、互学互鉴、互利共赢”的丝路精神；“釉彩斑斓——馆藏瓷器陈列”展现馆藏瓷器特点，突出其历史价值及美学价值，从文物中管窥其时代背景下的世貌风情与文化的交流交融；“匠心器韵——馆藏工艺珍品陈列”突显广西博物馆深厚的文物集藏传统，展现文物之美与工匠精神。

　　创意让博物馆走进生活

　　“打起渔鼓开口唱，唱一唱广西好地方，漓江烟雨景色美，三姐歌声传四方……”11月28日晚，一阵阵清脆悦耳的歌声从广西博物馆新馆文创市集里传来，这是广西本土歌唱组合“蝴蝶飞”表演的地方戏曲渔鼓。“曲艺最早出现的地方是市集、茶楼酒肆，我们希望通过在市集里表演实现活态传承的目的，进一步拉近与观众的距离。”广西曲艺家协会副主席、组合“蝴蝶飞”发起人赵嘉懿说。

　　此次文创市集，广西博物馆新馆推出了艺术家公开课、音乐快闪演出、非遗互动教学等形式的互动活动，全面展示广西民间艺术的丰富性、历史性与趣味性，让文博更好地走进百姓生活。

　　“博物馆与人们的生活并不遥远。”广西博物馆宣教部主任黄璐说，为了拉近民众与博物馆的距离，广西博物馆早在2017年便尝试与南宁地铁联合推出广西首个博物馆主题车站，将地铁站打造成体验广西文化、触摸历史的文化空间。

　　在新馆正式开馆前，广西博物馆与五菱汽车跨界联合打造了“行走的广西博物馆”项目，以车尾厢集市、快闪等形式走进校园、商超、街头巷角，用更多跨界融合的形式展现文物价值，让馆藏资源得到更多年轻化、生活化呈现。此外，广西博物馆新馆还以馆藏文物翔鹭纹铜鼓、羽纹铜凤灯和大铜马为原型，结合区块链技术，在网络平台首次推出3款数字藏品。这是该馆推进智慧化建设工作，运用信息技术推动藏品保护、展示及利用的一次融合创新之举。

　　“随着展示环境全面改善，广西博物馆新馆还将策划和开展更多形式多样、精彩纷呈的活动，建成一座有温度、有深度、有高度、有趣味的博物馆。”韦江表示，文化遗产不光要“守”得住，还要“活”起来，更应“火”起来。（本报驻广西记者 宾阳 通讯员 莫曲）