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）

“用进废退” 何冰选择开掘自己******

　　何冰说自己是那种一拍脑门就把事做了的人，2018年自导自演的《陌生人》被大家知道时已经开始排练，今年这部《代价》更是直接传出了1月11日登台国家大剧院的消息。相隔4年，没有漫长的等待和准备，何冰说，就是偶然间看到了这个剧本，一拍脑门就开干了。

　　坐下来对词 根基是热爱

　　阿瑟·米勒的《代价》不仅从未被搬上过国内的舞台，甚至在其众多剧本中也并非知名度高的大经典，可何冰看后内心却极其想排。“从好剧本到付诸行动之间总是隔着一个‘机缘’，我们在生活中约一顿饭都不容易，更别说做一个戏了，但没想到真的就约成了。在过去的一年还有一个能成事的因素就是有大把的时间，这些因素凑到一起就转化成了一个利好。”

　　于是，何冰开始“忽悠”人，无论是弟弟何靖，还是剧院的同事周帅，甚至曾经在影视剧中合作过的冯文娟，给大家看了剧本，每个人都很喜欢。“大家就真的坐下来对词了，根基就是热爱。”

　　这4年中虽然也遇到过其他的剧本，但作为和阿瑟·米勒自身经历有着极高相似度的一部作品，剧本最打动何冰的是“戏本身很中式”。“我不了解西方文化的精髓，我只能根据自己的体验去读解它，这个戏说的恰是全人类都面临的问题。表面呈现的是哥俩如何分一堂家具，但又远远不止这个表象。剧作把我们所能面对的人物关系都写到了，父母、姐妹、兄弟、朋友、上下级等等。更有趣的是还把几个演员放在不一样的年龄段和阅历中进行表达，三位男演员代表着那群很努力的人。每个人都追求圆满丰盈，于是人跟自我的矛盾就出现了，而这个矛盾基本就是无解的。”

　　依然会犯上一次的错误

　　从翻译本到舞台本，何冰和翻译一句一句推敲，尽可能摆脱书面化的语言，但何冰也毫不讳言，“我依然会犯上一次的错误。《陌生人》时，他们老说我演的是一个北京老头儿，尽管过了4年，我依然没能解决这个问题，我还是没能演一个法国老头儿，只是尽可能不去说戏剧化、书面化的语言。”

　　虽然这次照旧没能演一个美国的中年人，但剧本却和4年前的《陌生人》有着某种近似，“我不是主动选择，一个剧本打动你一定是有原因的，从戏的角度来说，我们是服务于观众的，这就需要一个通感，在中国文化的土壤中亲情关系是最重要的，家庭关系恰恰可以建立这个通感，通感之上再去探讨价值观。”

　　虽然是一出喜剧，但何冰说，“虽然阿瑟· 米勒说剧本里没有好坏，只是价值选择不同，但我们在舞台上还是会有偏向，我自己认为其实没有真相，我们不过是在努力寻求真相而已。”

　　我心中的英雄还是演员

　　时隔4年，面对导演手法上是否精进的疑问，何冰直言，“没有进步，我也没有用4年的时间专攻导演术，我依然那么匮乏，依然不会，因为我根本就不想学。我心中的英雄还是演员，我对导演那把椅子没什么兴趣。导演和演员只是分工不同，没有高低之分。我对导演的理解不是要强加自己的想法，恰恰是鼓励你去呈现，生活中我们都要按照自己的活法去生活，舞台上也是如此。导演应该激发和保护每一个个体的热情，集体商榷一个方向后，每个人都按自己的方式，集体奔那去。”

　　从《陌生人》到《代价》，何冰的戏似乎很难用是否现实主义来定义，在他看来，“我的根基是现实主义，但我又是林兆华先生训练出来的演员，老爷子的精髓我学不来，这么多年我一直想向他学的就是胆儿大一点。戏剧第一位的是‘假定性’，如果对这三个字没有透彻的理解，你将寸步难行。而且观众走进剧场，也绝不是来寻求物质真实的，因此这中间的自由度是很大的。阿瑟·米勒被称为良心作家，我们也得干得有良心。”不过，自导自演大多数时间是看不见自己的，“没有一双冷静的眼睛去帮你审视，也是某种缺失。”

　　狗熊掰棒子 重要的是过程

　　4年前的《陌生人》只在北京演了几场，没有巡演，也是何冰自己的选择。做戏不为挣钱，何冰确实有点任性。在他看来，这个过程就是“享受”。“从小家里人说我狗熊掰棒子，以前觉得这是贬义，什么也没留下，我却觉得是一个好词，重要的难道不是掰的过程吗。《陌生人》虽然只演了几场，但那不是历练、不是美好的回忆吗？”

　　不过时隔4年，对于何冰而言，虽有坚持亦有观念的改变。尚在排练阶段，何冰就已经接到了十几个邀约巡演的电话，这一次，他没有拒绝，但到目前为止也没有答应，“我得跟观众碰一碰再决定，观众说够看，咱就试试。”

　　改变的除了对巡演的态度，何冰还完成了从单一的话剧演员到朗读者、演讲者，甚至综艺中表演老师的转变，对他而言也并不容易。“年长了几岁，这两年思想方式也变了。以前我受的教育告诉我，每一行都会神化自己，比如戏剧是高大上的，总觉得我不能怎样，现在这个思维方式变了，一个人逃不掉的4个字是‘用进废退’，以前那种傲慢是不可取的，所以我决定把自己‘用进废退’。时代更迭越来越快，这或许就是对自己的一个开掘。”

　　文/本报记者 郭佳 统筹/满羿

　　摄影/本报记者 刘畅

　　剧照供图/赵彤 苑晓辉