点击右上角
微信好友
朋友圈
请使用浏览器分享功能进行分享
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）
东西问·人物丨国羽奠基人王文教：踏浪而归，挥羽一生******
中新社北京1月7日电 题：国羽奠基人王文教：踏浪而归，挥羽一生
作者 门睿
“你爱事业远远超过爱惜自己，这和你的爱国心一起构成了你的人格……”在女儿写给王文教的信中，父亲远渡重洋归国，将中国羽毛球事业从几近空白带领至世界顶峰的经历是一幅七彩交织的人生图景，也是父亲从不后悔的人生抉择。
2022年12月25日，“人民楷模”国家荣誉称号获得者、中国羽毛球队原总教练王文教在北京逝世，享年89岁。
王文教是新中国羽毛球事业的拓荒者、奠基人。他的一生，是躬耕球场，让羽毛球在中国大地落地生根、开花结果的拼搏历程，也是新中国成立后，广大归侨献身共和国建设的缩影。
福建省华侨事务委员会副主任郭瑞人和印尼归国华侨羽毛球运动健将王文教(左)交谈。陈纯 摄踏浪而归的赤子初心
1933年11月，祖籍福建南安的王文教出生在印度尼西亚梭罗。1941年，8岁的王文教开始练习羽毛球，一下课堂，就进球场。到上世纪50年代初，他已成为印尼国手，是印尼家喻户晓的羽毛球明星。
1953年，中国计划在天津开办一场包括羽毛球项目在内的全国球类运动会，一支由印尼侨领方定埙组织带领的50人体育观摩团受邀，准备自印尼赴津参赛，王文教是其中一员。
山海路远，观摩团一行人没有赶上如期举行的运动会，只得在到达天津后，与运动会优胜者展开友谊赛。切磋中，王文教大比分赢过新科冠军，他却开心不起来。
彼时，羽毛球在印尼深受喜爱，竞技水平也水涨船高，而中国羽毛球事业尚未发展起来，有些羽毛球运动员还兼项网球。见此情形，20岁的王文教与搭档陈福寿萌生了为振兴新中国羽毛球事业贡献力量的想法。
“我当时感觉到难受，国家这么大，羽毛球水平却那么差，所以我不想回去(印尼)。”2020年，已是耄耋之年的王文教回忆起60多年前的场景，句句恳切。
第三届中国国际进口博览会上展出的羽毛球拍。张亨伟 摄但由于观摩团是持集体护照来华，王文教只得先随团返回印尼。一年后，1954年5月6日，王文教、陈福寿和黄世明三位华侨青年踏上离开雅加达的海轮，心怀热血驶向中国。
为了这一刻，王文教不仅放弃了已经拥有的优渥生活和荣誉地位，还毅然签下“永不再回印尼”的保证，与亲人分离。
“拓荒”新中国羽毛球事业
那时的中国，羽毛球普及程度不高，训练场地十分有限，王文教等人只能在天津基督教青年会的礼堂里训练。
王文教、陈福寿、黄世明和随后归来的施宁安，这支由四人组成的“准”国家队在这里一边组织训练，一边向大众推广普及羽毛球运动。
此时的王文教既是教练，又是队长。为了搭建中国羽毛球事业的发展框架，他与队友制定出包括身体训练、技术训练、战术训练等内容的完整训练计划。
每到周末，王文教带着队员在京津两地的工厂、学校等地进行表演赛，用精巧的球技告诉大家“什么叫做羽毛球”，逐渐培养起羽毛球运动的群众基础。
一场青少年儿童羽毛球比赛在浙江省东阳市举行。胡扬辉 摄“我们一年365天在国家队，只休息一天半。”拓荒之路总是筚路蓝缕，从住处到训练场地，王文教与队员们需先走到公共汽车站乘车，再换乘有轨电车。“一去一回是就是1毛4(1角4分人民币)一个人，我每天晚上负责给大家报销。”几十年后，王文教依然记得这些细节，是那段激情燃烧的岁月留在记忆里的闪亮火花。
1956年，国家计划在福建和上海成立羽毛球集训队，在国内几无敌手的四位队员分别去往两地带队训练，王文教由此回到家乡福建。
此后，中国多地相继建队。到1958年，中国羽毛球协会在武汉成立时，全国已有20多个省、市成立了羽毛球队。王文教和陈福寿制定的训练计划也集结成教材《怎样打羽毛球》，作为这一时期运动员训练的指导参考。
随着羽毛球运动在中国迅速普及，中国羽毛球队的身影也渐渐出现在一些世界级体育比赛中，《义勇军进行曲》开始在羽毛球场上空回荡。
2016里约奥运会羽毛球男单决赛中，中国选手谌龙2：0战胜马来西亚选手李宗伟，获得金牌。杜洋 摄“无冕之王”终得加冕
王文教提出回国想法时，曾一度遭到家人反对，一个重要原因是，当时的中国还不是国际羽毛球联合会(今“世界羽毛球联合会”)的成员，无法参加国际羽联举办的国际赛事。
1965年，王文教带队前往欧洲，参加对阵丹麦队、瑞典队的邀请赛。丹麦是羽毛球强国，面对在国际赛场上“名不见经传”的中国队，丹麦报纸登出大字标题：“中国人会打羽毛球吗？”
王文教和队员用实打实的成绩回答了这个问题。在与丹麦队、瑞典队进行的34场比赛中，中国队以34比0的绝对优势大获全胜，震惊国际羽坛。
2006汤姆斯杯决赛中，中国男子羽毛球队以3：0胜丹麦队，夺得汤姆斯杯。张宇 摄实质性转折发生在1982年的伦敦，第十二届汤姆斯杯羽毛球赛上。这是世界最高水平的男子羽毛球团体赛事，也是中国恢复国际羽联合法席位后第一次参加国际羽联的正式国际赛事。
时任中国羽毛球队总教练的王文教带领年轻选手们一路杀入决赛。决赛为期两天，9盘5胜。面对曾7次捧起汤杯的“常胜之师”印尼队，大赛经验不足的中国队在第一天的4场比赛中，1比3落后。
回到驻地，王文教亲自带领教练班子为每位运动员做工作，调整心态，安排战术，忙到凌晨。
第二天，面对实力强大、领先占优的对手，中国队放手一搏，连胜4盘，反败为胜。中国羽毛球队获得了第一个男子团体世界冠军，自此真正站上世界羽坛之巅，“无冕之王”终于戴上桂冠。
这也成为王文教最看重的一场胜利。在他家中的橱窗里，记录颁奖现场的照片与诸多奖杯珍藏在一起。照片中的王文教双手高举汤杯，笑容满面。
“当我高举奖杯的那一刻，心里就想，作为一个中国人，我们终于扬眉吐气了。”他说。
“2019全球华侨华人年度评选颁奖典礼”上，中国羽毛球队原总教练李永波为“人民楷模”国家荣誉称号获得者、新中国羽毛球事业的开拓者王文教(右)颁奖。韩海丹 摄精忠报国的无悔人生
苦练球技，为国征战，培养人才，薪火相传。王文教用一生践行了他“再苦再累，也要把中国羽毛球搞起来”的志愿，创造并见证了中国羽毛球事业的崛起与辉煌。
他的经历与精神也感染了后继者。20世纪60年代初，印尼归侨汤仙虎回到中国，在王文教麾下训练。
汤仙虎回忆，刚回到中国时，王文教自掏腰包支持他去各地交流技术。“没有他，我的羽毛球水平不会有太大的提高。我后来做教练，也是受到他的影响。”对这位曾创造“12年不败”纪录的传奇运动员来说，王文教是影响颇深的伯乐和领路人。
汤仙虎、侯家昌、韩健、杨阳、赵剑华、熊国宝、李永波、田秉毅……王文教培养出的羽坛名将可谓高手如云。
王文教执教国羽20余年，带领中国羽毛球队获得56个单项世界冠军和9个团体世界冠军。退休后，他又多次拒绝他国执教邀请，投入到中国羽毛球运动的普及推广中。
王文教获得2019全球华侨华人十大年度人物。贾天勇 摄在2019“全球华侨华人年度评选”颁奖典礼上，王文教获评年度人物，中国羽毛球队原总教练李永波为恩师颁奖。据李永波讲述，正是王文教的两次坚持力挺，让他得以在1984年继续国手生涯，征战世界赛场，又在退役后留任国家队教练，再创国羽辉煌。
感怀恩师，李永波说：“没有你就没有中国羽毛球运动，没有你就没有我。”
“精忠报国，无悔人生”是王文教的座右铭，也是他的人生写照。于己，他将羽毛球当作自己的第二生命，挥羽一生；于国，他说“我把一生献给祖国，我没有后悔”。(完)
人物简介：
王文教，中国羽毛球协会原主席、中国羽毛球队原总教练，新中国羽毛球事业奠基人。祖籍福建南安，1933年生于印度尼西亚梭罗，1954年归国投身中国羽毛球运动，1972年起任国家队教练、总教练兼领队。曾担任亚洲羽毛球联合会副主席，国际羽毛球联合会理事、执行委员，第五、六届全国政协委员。曾获“新中国体育开拓者”称号、世界羽联“终身成就奖”、2019全球华侨华人年度人物，2019年被授予“人民楷模”与“最美奋斗者”国家荣誉称号。
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
大发注册地图 |
)