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来源:welcome购彩大厅走势图2023-03-14 17:48

  

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)

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东西问·中外对话丨为何说中国崛起不是孤立中国的理由?******

  本月5日,德国总理朔尔茨在美国《外交事务》杂志撰文表示,中国已成为一个经济上强劲、政治上自信的国家。他特别强调,中国的崛起,不是孤立中国的理由,也不是限制对华合作的借口。如何理解朔尔茨这一表态?为什么说一些人鼓噪的对华“脱钩”和对华“经济依赖”实属伪命题?作为欧洲最大经济体的政府首脑,朔尔茨又为何坚决反对“脱钩”?

  中新社“东西问·中外对话”邀请山东大学国际问题研究院执行副院长李远和德国法兰克福金融管理学院中德金融经济中心主任、经济学教授霍斯特·勒歇尔展开对话。

  霍斯特·勒歇尔指出,德国总理朔尔茨反对任何形式的德中、欧中“脱钩”,他不久前访华“是一个好兆头”。

视频:【东西问·中外对话】德专家谈朔尔茨访华:表明政商界愿与中国相向而行来源:中国新闻网

  李远分析,“脱钩”和“对华依赖”被用作西方对华进行限制与遏制的政治说辞,反映了德国部分政客对中国不信任,甚至对中国的投资存在一定的歧视。他提醒,应当警惕这种主张通过西方媒体的夸大,形成舆论导向,进而误导部分国家的对华政策。他强调,对两国来说,唯一正确的选择就是维护持久紧密的中德全方位战略伙伴关系。

  对话实录摘编如下:

  二十大后首位欧洲领导人访华,为何意义特殊?

  中新社记者:德国总理朔尔茨访华,有何特殊意义?

  霍斯特·勒歇尔:这是朔尔茨总理非常重要的一次访问。他非常支持中德之间的商业和贸易往来。朔尔茨总理反对任何形式的中德以及中欧“脱钩”。最重要的是,距离上次国外领导人访华,并与中国政府对话已经过去了很长一段时间。因此,在眼下的困难时期,这是一个好兆头。

  李远:近年来,美国一直试图向欧洲盟国施加压力,敌对中国,甚至同中国“脱钩”,这很可能会让世界再次分裂。中德都是冷战受害国,因此,两国都尽可能在符合两国根本利益的原则上,防止世界分裂。朔尔茨总理的访华之行能帮助欧洲各国追求相对独立自主的外交政策。

  中德竞合创新可实现共赢

  中新社记者:过去50年来,中德合作给彼此和世界带来诸多益处。而如今,德国媒体总是强调来自中国的竞争。中德企业还能保持双赢局面吗?还是竞争会越来越激烈?

  霍斯特·勒歇尔:过去5到10年以来,情况已经发生了变化,这与中国的崛起和中国企业更强的竞争力有很大的关系。在最开始的二三十年间,德国公司在中国雇佣了大量廉价劳动力来生产产品,再出口到世界各国。这种简单的商业模式利好在华德企。

  当时,德国两大王牌产业——化工和汽车,面临的竞争不强,但现在情况完全不同了,如果一些国家的经济实力增强,科学技术也日益成熟,那德国企业就会面临更多竞争,但我不认为德国企业会畏惧竞争,相反,它们可以抓住这次竞争的机会,和中国企业竞争合作来进一步发展创新技术。竞争就意味着生意,所以这不是一件坏事。

视频:【东西问·中外对话】德经济学家:德企应和中企竞合发展创新技术来源:中国新闻网

  李远:50年前,中德两国打破冷战的铁幕,克服了意识形态上的分歧,建立了外交关系,这对打造多极化世界秩序至关重要。事实证明,中德关系成果颇丰并会一直给两国人民带来福利。中德双边贸易额从1972年的不到3亿欧元到2021年超过2300亿欧元,中国已经连续六年成为德国全球最重要的贸易伙伴,而德国已经连续47年成为中国在欧洲最大的贸易伙伴。

  如今,无论是德国制造还是中国制造,都给消费者提供了高品质的商品,同时也提供了投资机会和大量工作岗位。过去50年间,秉持互相尊重的精神,中德为不同社会制度、文化、发展阶段的国家之间的互利合作提供了典范。此外,两国都强烈支持多边主义,并反对贸易保护主义,通过合作,两国可以帮助世界找到和平发展、互利合作的道路。

  “一带一路”可为中德合作带来更大机遇

  中新社记者:2023年将是中国提出“一带一路”倡议的第10个年头,如何看待其未来的发展?

  李远:经过9年的快速发展,“一带一路”倡议在全球范围内广受欢迎,并已成为全球最大、范围最广的国际合作平台。“一带一路”在促进包容性增长方面发挥着重要作用,可为中德合作带来巨大机遇。

  2011年开通的首条中欧国际班列,连接了中国城市重庆和德国城市杜伊斯堡。我曾在杜伊斯堡生活过7年多,并开展了多个研究项目。我们发现中欧国际班列对当地发展,特别是对经贸发展方面有着积极影响。此外,铁路还对周边地区有积极的溢出效应。我坚信“一带一路”倡议未来将为扩大欧亚经济体之间的经济一体化和联动发展提供更大的空间。

当地时间11月7日,首趟境内外全程时刻表中欧班列抵达德国杜伊斯堡接车仪式在杜伊斯堡举行。此趟中欧班列从中国西安始发,经亚欧走廊运行近万公里抵达德国杜伊斯堡。图为抵达的中欧班列。中新社记者 马秀秀 摄当地时间11月7日,首趟境内外全程时刻表中欧班列抵达德国杜伊斯堡接车仪式在杜伊斯堡举行。此趟中欧班列从中国西安始发,经亚欧走廊运行近万公里抵达德国杜伊斯堡。图为抵达的中欧班列。中新社记者 马秀秀 摄

  霍斯特·勒歇尔:杜伊斯堡地处德国西部,是德国的煤炭和钢铁工业重镇,后来由于德国经济经历结构性变革,不再发展煤炭业和钢铁业,这座城市受到了极大打击。杜伊斯堡的人们不得不去另寻谋生出路。而德中的这种联系,是“一带一路”倡议的体现,也很大程度上帮助杜伊斯堡重新稳定经济,杜伊斯堡现在的发展确实非常好。与此同时,“一带一路”倡议对杜伊斯堡周边区域也有着积极的影响。

  中国崛起为何不是孤立中国的理由?

  中新社记者:近段时间,一些德国政客反复警告德企要降低对华依赖。对此,中国外交部发言人回应称,所谓“对华依赖”,这就是个伪命题。因为合作从来都是互利的,依存从来都是相互的。应当如何看待这一问题?“脱钩”是否同样是个伪命题?

  李远:“脱钩”和“对华依赖”被用作西方对华进行限制与遏制的政治说辞,反映了德国部分政客对中国不信任,甚至对中国的投资存在一定的歧视。要警惕这种主张通过西方媒体的夸大,形成舆论导向,进而误导部分国家的对华政策。

  中德互为最重要的贸易和投资伙伴,中德经贸合作具有广阔的前景和巨大的潜力,在经贸合作纽带的作用下,中德之间形成了巨大的共同利益和愈发紧密的关系。在上世纪中国改革开放之初,经济实力还不那么强大之时,西方国家对与快速发展的中国扩大经贸关系感到高兴,西方的主流经济学理论也一直都在鼓吹国际贸易的好处。比如国际贸易会使所有贸易国的绝对收益增加,也会加深各国的相互依赖程度,提高冲突的机会成本,进而可以促进和平。

  但目前,一些西方政客关心的却不是“大家都会获益吗?”,而是“谁的获益更多”。如果两个国家都采用这样的视角去审视其经贸关系,则两国关系易陷入零和博弈模式,并会导致冲突。

  中新社记者:朔尔茨日前撰文表示,中国已成为一个经济上强劲、政治上自信的国家。他特别强调,中国的崛起,不是孤立中国的理由,也不是限制对华合作的借口。如何理解朔尔茨的这一表态?

  李远:对部分鼓吹“脱钩”和“降低对华依赖”的德国政客来说,“同情”一个“弱中国”容易,但他们更应该做的是学会与一个“强中国”打交道。遇到问题需要相互尊重、对话协商,更需要推进更深层和务实的合作,在合作中扩大共同利益,在发展中破解难题。

  中新社记者:中国喜欢用“务实”来形容德国的政治风格。怎样的双边关系才最符合双方的共同利益?

  李远:理性是德国人的美德。政治家是理性的,默克尔在经济方面表现得很务实。德国应该与中国保持密切联系,因为德国经济以出口为导向,海外市场是德国产品的最大市场。中德有许多共同利益。因此,中国的增长应该被视为机遇而不是挑战。但也请注意,中德之间存在许多差异。对于德国来说,要真正了解中国,并非易事。

  如今,人们应该承认并拥抱社会制度和文化的多样性。中德共同面临着新冠疫情、气候变化、经济和世界长期和平等诸多全球挑战。我们需要对双方的分歧持开放态度,建立信任并相互合作,以解决这些共同挑战。

  作者:彭大伟 陈雪莲

                                                                                                                                                                •   (文图:赵筱尘 巫邓炎)

                                                                                                                                                                  [责编:天天中]
                                                                                                                                                                  阅读剩余全文(

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