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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）

经典话剧《茶馆》在首都剧场再度上演 “老裕泰”兔年新春开张座无虚席******

　　本报记者 李俐

　　昨晚，北京人艺看家大戏《茶馆》在首都剧场开启新一轮演出，“老裕泰”茶馆在兔年新春再度呈现座无虚席的热闹盛况。在开年大戏《正红旗下》圆满完成首轮演出后，同样出自老舍之手的《茶馆》紧接着上演，不仅让节后的演出市场再度升温，也让观众再次体会到人艺经典的舞台号召力。

　　演出阵容超强

　　以庚子事变为叙事核心，话剧《正红旗下》将晚清的京城图景进行了一次翔实的舞台呈现，而《茶馆》则以同一时期的戊戌变法为开端，对清末至民国年间的京城众生进行了一次跨越数十年的描摹。“在《正红旗下》后，接着看《茶馆》，相信这样的安排会给观众一份惊喜。”北京人艺院长冯远征表示。

　　作为中国话剧舞台上里程碑式的作品，《茶馆》的经典地位毋庸置疑。老舍先生的剧本，焦菊隐、夏淳作为导演的创造，林兆华、杨立新担任复排艺术指导的继承，一代代表演艺术家对角色的塑造，共同成就了这部舞台经典。几十年来，《茶馆》在北京人艺的舞台上，如同一种精神，被坚守和传承；也如同一种仪式，伴随一代代观众和演员，连接起舞台上下。

　　经过了去年《茶馆》院庆纪念场的演出，线上线下观众共同见证了这部作品的演出盛况。今年归来，这一轮演出仍聚集了包括梁冠华、濮存昕、杨立新、何冰、吴刚、冯远征等在内的超强阵容，对观众而言，无疑又是一次观看人艺舞台中坚力量集体表演的戏剧盛宴。刚一开票，九场演出票就全部“秒空”，足见这部经典在观众心目中始终不变的吸引力。

　　打磨从未停止

　　本轮演出的排练首日正值春节，排练厅里一片节日团聚的气氛，大家互相拜个年，道几句家常话，将生活气息从台下延续到台上。二十余年的舞台沉淀，让这些角色在这代演员身上生长，而几十年的舞台配合，也让他们之间形成了不用言说的默契，正是这种默契，让舞台群像塑造得丝丝入扣。

　　此轮首演开启了《茶馆》第726场的演出。但作为经典，这部作品依旧没有停止打磨。无论是演员对角色背景的不断丰富，还是新演员进入剧组后，新老演员间的再次融合，都让这部作品的排练和演出再次碰撞出新的火花。

　　大幕拉开，观众首先看到的是茶馆中生动鲜活的一片景象。为了演好这被曹禺先生誉为“古今中外剧作中罕见的第一幕”，此轮排练中，执行复排艺术指导杨立新仍然反复要求演员去做好人物设定和场景训练，扎扎实实地演好每一个细节，即便是舞台上转瞬间的一举一动也要体现舞台真实。

　　传承不走样

　　“这是我演的第365场，还是356场，我得翻翻我的‘账本’。”从当初小心谨慎到现在越来越自信，饰演掌柜王利发的梁冠华已经陪伴这个角色走过了20多年。但他表示：“每次演出都有新鲜感，每一次讲出那些台词还是会心潮澎湃，因为老舍先生的剧本写得太好了，那些台词和历史、现实都结合得非常紧密，让我佩服他对社会发展的总结和预见。也正因为他写的是真实的人，所以才感人。”

　　“这些角色已经长在我们身上了，大家默契到了不用更多交流。”冯远征透露，尽管演员们已经对剧本再熟悉不过，但每一次排练仍很认真。他对自己的表演始终有要求，那就是“这一版《茶馆》在我们手里不能走样，精髓不能丢”。

　　“观众买票的理由首先是老舍先生，是文学滋养这个剧院，这个品质我们需要继承。”濮存昕希望，剧院的年轻演员能尽快成长起来，向老一辈表演艺术家的艺术标准看齐，不断提高品质，把这部经典延续下去。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）