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）

着力培养一流交通人才 推进交通科技自立自强******

　　【深入学习贯彻党的二十大精神·北京交通大学】

着力培养一流交通人才 推进交通科技自立自强

——北京交通大学深入学习贯彻党的二十大精神

光明日报记者 靳晓燕 光明日报通讯员 张安梅 龚家琦

　　理论学习交流研讨、深入基层解析形势、特色宣讲入脑入心……从教室到实验室、从会议室到报告厅、从项目现场到云端课堂，党的二十大召开以来，北京交通大学掀起学习宣传贯彻党的二十大精神的热潮，全校师生通过深入学习领会党的二十大报告的丰富内涵和深邃理论，感悟思想伟力，汲取奋进力量。

　　“习近平总书记在报告中提出‘以中国式现代化推进中华民族伟大复兴’的重要论述，并用很大篇幅阐述了教育强国、科技强国和人才强国战略，特别强调人才自主培养的重要意义。我们很受鼓舞，也深感责任重大。”北京交通大学校长、党委副书记王稼琼表示，“作为一所特色鲜明的‘双一流’高校，我们将以党的二十大精神为统领，全面落实立德树人根本任务，提高人才培养和科技创新质量，为教育强国、科技强国和交通强国战略贡献交大力量。”

北京交通大学一角 资料图片

　　深学细悟，天南海北同频共振

　　在会议室、报告厅、办公室，在教室、宿舍、工程现场……北京交通大学师生准时守候在屏幕前收看党的二十大开幕会盛况。

　　莽莽高原，茫茫雪域，一望无际的旷野之中，青藏线犹如钢铁巨龙，蜿蜒于世界屋脊。在国家西部战略规划重点项目“青藏铁路格拉段道岔更换和信号系统改造工程”现场，北京交通大学铁路卫星导航实验室师生怀着激动的心情线上聆听了报告。实验室学生郭旗说：“从一名在校研究生到施工现场的一线工作人员，看着一辆辆列车奔驰在雪域高原，为青藏高原注入源源不断的发展动力，我更加坚定决心，要让青春在全面建设社会主义现代化国家的火热实践中绽放绚丽之花。”

　　党的二十大报告提出的一系列新理念新思想新战略，扎根中国大地，回答时代之问，激励人心，催人奋进。

　　2022年10月16日，北京交通大学召开党委理论中心组学习会议，第一时间以“学习领会党的二十大精神”为主题展开交流研讨。连日来，校领导以上率下，结合讲授形势与政策课、党课、巡听旁听二级中心组学习等多种渠道与方式，深入师生、深入基层，紧密围绕党的二十大报告提出的新观点、新论断、新思想广泛开展宣讲，同时聚焦学校实际与学科特色，引导广大干部师生积极将理论学习成果转化为推动实践的支撑与动力。

　　形势与政策课“党的二十大精神”专题教研组集体备课会上，气氛热烈。“要对学生讲清贯穿其中的理论逻辑、历史逻辑和实践逻辑，推动党的二十大精神‘进教材、进课堂、进学生头脑’。”形势与政策课第一教研组组长韩振峰说。

　　用“青言青语”讲好时代故事，让党的二十大精神“声入人心”。北京交通大学学生微宣讲团牵头举办“‘交融二十大，踔厉向未来’深入学习贯彻党的二十大精神主题宣讲活动（北京专场）”，来自北京大学、清华大学等9所高校的青年宣讲人带来了精彩的主题宣讲。

　　美好蓝图已绘就，奋楫扬帆正当时。学校组织3000余名师生分批参观北京展览馆“奋进新时代”主题成就展，同上一堂行走的爱国主义“大思政课”，凝聚喜庆二十大、奋进新时代的磅礴力量。

　　在中国共产党历史展览馆，学校50名师生代表参加学习贯彻党的二十大精神中央宣讲团首场报告会。会后，大家纷纷表达心声，要坚定理想信念，听党话、跟党走，在实际学习、工作、生活中锤炼过硬本领，把个人理想和奋斗自觉融入党和国家的发展中，踔厉奋发，勇毅前行。

　　北京交通大学“全国高校黄大年式教师团队”带头人、土木建筑工程学院院长高亮（中）与团队师生在一起。资料图片

　　勇担使命，创新交通特色人才培养

　　功以才成，业由才广。党的二十大报告把“深入实施人才强国战略”摆在突出位置。

　　为助力“交通强国”战略，北京交通大学长期以来对人才培养战略细致谋划，早在2004年就积极探索有效的培养模式，开设了“詹天佑班”“茅以升班”。2020年，学校成立詹天佑学院，这是为发挥“智慧交通”一流学科群领域优势而设置的拔尖创新人才培养特区。

　　“3+5”本博连读，书院制、导师制、学分制，“天佑下午茶”“天佑殿堂论”“天佑大师享”等丰富的学术活动……从培养模式到管理方式，从成长空间到学术氛围，从专业能力到综合素质，詹天佑学院让众多学子在学海自由翱翔，致力于培养基础学科的一流科学家和智慧交通领域的科技创新领军人才。

　　“怀抱梦想，脚踏实地，砥砺前行，科研报国，努力成长为引领智慧交通发展的未来科技领军人才，为实施交通强国、科技强国战略贡献青春力量！”詹天佑学院首届学生樊世豪在收听党的二十大报告后更加明确了未来的努力方向。

　　近年来，北京交通大学持续推进人才培养建设改革，着力培育堪当民族复兴重任的时代新人。红果园里，大批师德高尚、学术精湛的教师引领学生在国家重点实验室、前沿科学中心、国家工程研究中心、国家高端智库等国家级科研平台收获学术成就；红果园外，交大人在青藏铁路、重载运输、高铁建设等国家重大工程屡建功勋。

　　中国大地上，交大青年深入助力冰雪健儿的风洞辅助训练系统研发、深入内蒙古科左后旗的旅游规划、深入云南偏远的富宁县的公益桥建设……在一次次“知”与“行”的实践中，交大人夯实专业知识，理解“科学家”责任，筑起“交通强国”梦想。

北京交通大学校园景色 资料图片

　　知行合一，助力交通强国建设

　　科技兴则国家兴，创新强则民族强。党的十八大以来，北京交通大学深入贯彻习近平总书记一系列重要讲话和重要指示批示精神，响应科技强国、交通强国的建设要求，以特色引领和创新赋能为“两个轮子”，主动谋划，对接国家重大需求，为国家重点铁路建设项目注入动力，奋力推进交通科技自立自强。

　　“完善科技创新体系”“加快实施创新驱动发展战略”“强化国家战略科技力量”“提升国家创新体系整体效能”，党的二十大报告中关于科技创新的系列表述掷地有声，让科研工作者心潮澎湃。

　　全国政协委员、无党派代表人士、学校轨道交通控制与安全国家重点实验室首席教授钟章队表示，作为交通人，我们要认真学习宣传贯彻二十大精神，落实好科技强国、交通强国、人才强国战略，瞄准交通领域的瓶颈和短板，破解卡脖子关键核心技术，推动我国从轨道交通大国迈向轨道交通强国。

　　研发国内首套全自动无人驾驶系统，实现自主化技术零的突破；攻克高性能磁性液体制备与密封技术难题，打破国外技术垄断；创建轨道安全状态监测方法和轨道变形识别预警技术，达到国际先进水平；构建城市地下工程建设的安全保障技术体系，达到世界领先水平；研发国际领先的新一代智慧型城市轨道交通牵引供电系统、多模式储能系统，引领中国新能源轨道交通车辆发展……一个个中国乃至世界第一，见证着交大和国家的蓬勃发展，交大人的光荣与梦想早已与“交通强国”紧密相连。

　　“奋进新征程，北京交通大学将瞄准事关国家安全和经济建设发展的重大科学问题，在承担大项目、培养大人才、服务大工程、形成大成果、推进大转化上继续以钉钉子精神狠抓落实，锐意进取、奋发有为，作出更大贡献。”王稼琼表示。

　　《光明日报》（ 2023年01月09日 05版）