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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）

雪具装备国产化的风口已来临？******

　　欣苒第一次接触滑雪是在2015年，“那是北京成功申办冬奥会的第一个雪季，和朋友到北京南山滑雪场开启了滑雪‘初体验’。我们在羽绒服上贴了暖宝宝，雪鞋和雪板也是租的。”这个雪季，欣苒在崇礼万龙滑雪场完成了“开板”仪式，此时她已装备齐全，雪服亮眼。欣苒表示，自己大部分装备都是国产品牌。滑雪装备主要覆盖了滑雪服、雪板、固定器、雪鞋、头盔、雪镜、手套等，全套下来价格在几千元到几万元不等。“我第一套滑雪服是国外品牌，仅衣服和裤子就花费近万元。现在国内专门做滑雪装备的品牌逐渐多了起来，雪服的价格自然是亲民又划算，每个雪季前都会去磁器口挑选新雪季的‘皮肤’。”

　　进口滑雪装备五千元起，国产品牌配齐只需两千元

　　1月10日，新京报贝壳财经记者来到北京磁器口“雪具大厅”，三层楼高的建筑中，雪具店几乎充斥着每个角落。虽是工作日，但前来采购的滑雪爱好者同样络绎不绝。在二层的冷山雪具店中，李宁滑雪服占据着店铺货架的显眼位置。“这几款雪服到货量不多，刚上架就卖出去好几套，现在码已经不全了。”店员介绍道。

　　一对情侣从多款滑雪手套中挑选了一副国货，他们告诉新京报贝壳财经记者，“舒适度挺不错，还带护腕，这款一百块左右，而国外品牌则要贵三四倍。”正在选购护具的李女士则表示，现在越来越多的雪友倾向选择国产品牌配件，“性价比高太多了。”在冷山雪具店不远的雪上飞雪具店，将三款国产单板摆在店铺的橱窗内，每款单价在1000元左右。据店主介绍，之前店铺以零售欧美品牌为主，受到冬奥冰雪热的影响，公司也开始生产自己品牌的单板，瞄准滑雪入门级爱好者。“配齐一套进口的单板、固定器和单板鞋大约5000元起，而一套国产品牌配齐只需2000多元。”

　　虽然在滑雪服、滑雪配件方面，国产品牌崭露头角，但在硬核装备的选择上，伯顿(Burton)、Capita等国际品牌则更受欢迎。一位资深滑雪爱好者认为，目前国产滑雪装备更多以性价比占领一定市场，但是像雪板、头盔等装备，欧美品牌在设计、安全性及知名度等方面可能会更有优势，“不过对于大多数初级玩家来说，其实也体验不出太大差别。”

　　全球超90%滑雪装备需求，由中国供应链支撑

　　然而，支撑起整个国际装备市场的却是中国供应链。公开资料显示，中国贴牌代工支撑了全球超过90%的滑雪装备需求。以伯顿雪板为例，这个创始于1977年的美国品牌在滑雪界知名度颇高，目前天猫上一块雪板售价在3000至6000元不等。该品牌曾在公开采访中表示，到2018年，其大部分雪板都是中国制造的，只有部分高端产品线由奥地利生产。伯顿在中国的代工厂也逐渐增多，据官网资料显示，该品牌的雪鞋生产工厂设在湖南郴州，部分雪板工厂位于江苏昆山，而连接雪鞋与雪板的固定器工厂则设在广东深圳。另有媒体报道，山东嘉祥是全国最大的滑雪手套生产基地，年产手套600多万打，年销售额15亿元，拥有上千种手套产品的生产加工能力及60余项专利产品。中国市场的滑雪手套六成以上来自这里，其出口量也占行业出口总量的76.38%。

　　当曾经的小众冰雪运动开始转变成为大众消费后，雪具装备国产化的风口也逐渐来临。据CBNData联合天猫体育发布的《2020冬季新活力生活趋势报告》显示，去年12月里，滑雪装备的销量同比上涨了13倍，南恩、Nobaday等国产新锐品牌，集体进入“十大Z时代喜爱冰雪品牌榜单”。资本市场也同样向着这条赛道靠拢。2020年4月，高瓴资本与伯顿成立合资公司；2014年成立的奥雪文化，以自媒体起家推出“零夏”和“Nobaday”两大滑雪品牌后，于2021年先后完成了两笔融资；2021年2月4日，滑雪垂直领域互联网服务商去滑雪(GOSKI)宣布获得2000万元人民币的A+轮融资，去滑雪的负责人表示公司将把关注点放在原创滑雪装备上。

　　智研咨询发布的《2021-2027年中国滑雪装备行业市场发展模式及战略咨询研究报告》数据显示，2014年，我国的滑雪装备行业市场规模为32.2亿元，到2020年这一规模已拓展至126.9亿元，年复合增长率超25%。不过，未来中国滑雪品牌能否在行业中站稳“脚跟”，仍需品牌的努力及市场的检验。

　　新京报贝壳财经记者 于梦儿

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）