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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）

古籍如何兼顾“藏”与“用”******

古籍如何兼顾“藏”与“用”

——来自古籍数字资源联合发布会的专家观点

光明日报记者 陈雪

　　“古籍具有特殊性，作为文物必须保护，作为文献必须为读者所用，二者存在矛盾。”——解决“藏”与“用”之间的矛盾一直是古籍工作的重点，山东大学文学院院长、教授杜泽逊说：“数字化是目前最好的办法”。

　　1月4日，国家图书馆（国家古籍保护中心）、天津图书馆、南京图书馆、云南省图书馆、苏州图书馆、中山大学图书馆等6家单位，在线召开了古籍数字资源联合发布会，发布了6786部（件）古籍资源，可在线免费阅览全文影像。会上，多位古籍专家学者围绕古籍数字资源建设进行了深入讨论。

　　古籍数字化有何迫切性？未来趋势是什么？专家学者展开了深入探讨。

　　数字化平衡“文物性”与“文献性”

　　20世纪90年代初，上海图书馆把内部使用的古籍目录卡片摆在图书馆的走廊里，为了完成“四库全书存目丛书”的版本调查，杜泽逊跑到上图，查阅了十几天卡片。夏天高温，他就到馆外买一根绿豆冰糕含在嘴里，再回到馆内查卡片——为查阅古籍文献，要出差到各地，克服各种困难，这是一代古籍研究者的集体记忆。

　　“从内部使用到目录卡片放在走廊，再到数字资源挂在网上，这个进步是非常快的。”杜泽逊说，国家图书馆为首的几十家图书馆把古籍数字资源放在网上，读者不必直接使用古籍原件，这是很重要的一条保护措施。此外，在线阅览不知道节省了多少人的时间、体力、财力，对推进新时代古籍工作有重大贡献。

　　兼顾“藏”与“用”，古籍数字化刻不容缓。“国家图书馆从2000年起开始有计划地将古籍进行数字化，并陆续建成数字方志、碑帖精华等专题库，面向社会公众发布。”国家古籍保护中心办公室负责人王红蕾介绍了古籍数字资源发布的整体情况。2016年，国家图书馆搭建“中华古籍资源库”平台，发布了国图馆藏善本和普通古籍、甲骨、敦煌文献、碑帖拓片、家谱、老照片等数字资源，以及天津图书馆、哈佛燕京图书馆等许多馆外古籍和海外征集古籍资源。2021年疫情期间，读者远程访问需求增长，为回应读者的“急难愁盼”，“中华古籍资源库”实现了免登录阅览。资源库上线、免登录阅览被学者称为惠及学林的两个重要节点。

　　2007年以来，随着“中华古籍保护计划”的深入开展，各地图书馆陆续投入人力物力，大力推进古籍数字化。苏州图书馆党委书记、馆长接晔介绍，截至目前，苏州图书馆已完成数字化古籍1496部，容量达16.12TB。

　　据了解，国家图书馆（国家古籍保护中心）先后联合39家单位发布古籍资源2.8万部（件），此次是第七次联合发布，6家收藏单位新增发布古籍资源6786部（件），不仅有明清版刻、稿抄本古籍，还有碑帖拓本等特色资源：新增国家图书馆藏古籍数字资源1075部19.2万叶，主要为年谱类、目录类古籍；天津图书馆发布馆藏稿抄本文献165种655册；南京图书馆发布了“清人文集数据库”，共收录清人文集399种，以全本彩色扫描的方式制作成数字影像；云南省图书馆发布馆藏善本63部381册，图像50604拍；苏州图书馆发布馆藏古籍数字资源888部；中山大学图书馆发布了一批颇具该馆特色的碑帖文献数字资源。

　　本次资源发布后，全国累计发布古籍及特藏文献影像资源达到13万部（件），其中，国图建设的“中华古籍资源库”发布超过10.2万部（件）。王红蕾说，“中华古籍资源库”已成为全国古籍资源类型和品种最多、体量最大的综合性资源共享发布平台。

　　北京大学中文系古典文献学教研室主任、教授杨海峥感叹，从2016年到现在，陆续推出了13万部（件）古籍数字资源，对于学者来说是非常重要的一件事情。在线查阅免去了往返奔波各家图书馆的时间，缓解了古籍“藏”和“用”之间的矛盾，平衡了古籍的文物性与文献性。

　　古籍资源既要“用得上”，还要“用得好”

　　2022年10月，全国古籍整理出版规划领导小组印发实施《2021—2035年国家古籍工作规划》，“国家古籍数字化工程”正是四项重点实施工程之一。近年来，全国古籍登记工作让3000万册件古籍有了“身份证”，未来，让更多古籍“上线”与读者见面，将是我国古籍工作的一大重点。

　　“古籍数字化资源的制作与发布，其实是回归到古籍作为书籍文献本来的性质。”清华大学科学技术史暨古文献研究所研究员刘蔷说，以往，人们说学术的繁荣与学术资料的新发现有关，这种说法是忽视了存世的大量古籍，存世古籍是一个巨大的资源库。可以预见，连续的古籍资源发布，将带来宏阔的学术气象。

　　古籍数字化平衡了“藏”与“用”的矛盾，让古籍资源“用得上”，未来，更要“用得好”。学者们对古籍数字资源的深度利用提出了许多有益建议。

　　浙江大学图书馆研究馆员黄晨认为，古籍数字资源联合发布可以更好地呈现资源的利用价值，接下来，可以进一步就已发布的资源进行深度揭示，进一步打通资源和发布平台，提供一站式检索，将资源聚合起来，这样的利用效果会更好。刘蔷也表示，期待能有一个与古籍数字化资源相匹配的古籍数字目录，以便实现一站式检索。

　　杨海峥认为，目前古籍数字化发展迅速，百花齐放，各类数据库和古籍数字化平台纷纷涌现，多样化的发展一方面带来了很大便利，另一方面也应进行协调统一，建立更加规范的数据规范标准，使得古籍数字化的资源有保证，达到方便使用的学术水准。杨海峥说，2022年中办、国办印发的《关于推进新时代古籍工作的意见》，专门强调要“加强古籍数据流通和协同管理，实现古籍数字化资源汇聚共享”，国图联合全国古籍存藏单位把古籍数字资源进行统一与整合，形成公益性平台，奠定了非常好的基础，是未来古籍数字化的发展趋势。

　　汇聚、开放、共享，古籍数字化的步伐不断加快。杜泽逊说，“期待发布更多的数字资源，最终达到除少数特殊情况外，全部数字化。”

　　《光明日报》（ 2023年01月06日 09版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）