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）

相约乌镇：共建网络世界，共创数字未来******

　　相聚诗画长廊，共绘数字未来。2022年世界互联网大会乌镇峰会将于11月9至11日举行。千年水乡再次拥抱现代互联网，吸引全世界的目光。

　　八年来，这里见证了一次次科技和产业的蝶变腾飞。从移动支付、大数据、智慧医疗，到5G/6G技术、人工智能……“乌镇峰会”已然成为全球网络信息领域发展的“风向标”，以及全球互联网共享共治、数字经济交流合作的重要舞台。

　　志合者，不以山海为远。接下来的几天，来自120余个国家和地区的近2000位代表将再次相约乌镇，坐而论道，共迎机遇挑战，共谋发展福祉，携手构建网络空间命运共同体。

　　跨越鸿沟，互联网让世界变得更“平”

　　当今世界，互联网无处不在。

　　出门游玩、享用美食，动动手指在地图软件里输入关键词，导航、购票、预订一站式服务悉数完成；手机“下单”，医院“接单”后派出专业护士上门，卧病在床的老人也能足不出户得到护理；“无人工厂”24小时不间断生产，“透明化生产线”监测全流程作业数据，工业互联网使“制造”变为“智造”……

　　作为20世纪最伟大的发明之一，互联网深刻改变着人们的生产和生活。不仅如此，互联网还将地球的千里之遥拉近为咫尺之间，让世界各国更为紧密地联系在一起。

　　随着互联网加速普及，全球网民数量稳步增长。《中国移动互联网发展报告（2022）》显示，截至2021年底，全球上网人口达49亿，约占全球总人口的63%。

　　作为网民数量最多的国家，中国业已成为名副其实的网络大国。11月7日发布的《携手构建网络空间命运共同体》白皮书显示，截至2022年6月，中国网民规模达10.51亿，互联网普及率提升到74.4%；累计建成开通5G基站185.4万个，5G移动电话用户数达4.55亿，建成全球规模最大5G网络，成为5G标准和技术的全球引领者之一。

　　近年来，中国在数字基建方面持续发力。不断完善的信息基础设施，让人们共享技术发展成果；数字经济向基层、农村进一步延伸；在金融、能源、高端制造、智慧城市、智能汽车等方面，数字技术不断赋能经济社会发展。

　　展望未来，专家认为，更多潜在应用场景将会大量涌现，从而助推新技术、新产品、新业态更新迭代。

　　中国工程院院士、中国互联网协会咨询委员会主任邬贺铨表示，中国宽带渗透率已很高，覆盖到所有乡镇并将进一步提升，造就了广阔的数字经济市场空间。不仅如此，网速也大幅提升，固网宽带的平均下载速率和移动网络平均下载速率都居世界前列。依托先进的公共网络基础设施，无需自建内网，中国企业就可以实现数字化转型。这些优势助力中国数字经济的发展能够以全世界最低的成本获得最大的回报。

　　动能澎湃，全球共迎数字经济新时代

　　在5G全连接工厂，从一张铁皮变成一台洗衣机只需要38分钟；

　　在偏远牧区，牛羊拥有电子档案，牧民们在家用手机检查牧场、给牛羊饮水；

　　在河北省怀来县，大数据为北京冬奥会、冬残奥会张家口赛区提供信息共享、高清视频、智能天气等一系列技术服务……

　　数字基础设施实现跨越式发展、数字产业创新能力加快提升、公共服务数字化深入推进、网络安全保障和数字经济治理水平持续提升……十年来，我国数字经济取得了举世瞩目的发展成就，在抢抓数字经济先机、抢占未来发展制高点上迈出了坚实的步伐。

　　2012年到2021年，我国数字经济规模从11万亿元增长到超45万亿元，数字经济占国内生产总值比重从21.6%提升至39.8%，成为推动经济增长的主引擎之一。

　　数字经济蓬勃发展是中国机遇，也是世界机遇。

　　放眼全球，新一轮科技革命和产业变革深入发展，互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等数字技术创新活跃，数字经济在全球经济中的作用日渐凸显。

　　数字经济是中国与“一带一路”沿线国家和地区合作的重要内容。近年来，中国积极搭建世界互联网大会等开放平台，与各国加强数字领域合作，积极开展双边、多边数字治理合作，参与数字领域国际规则和标准制定。

　　中国积极参与数字经济国际合作，大力推进信息基础设施建设，促进了全球数字经济与实体经济融合发展，携手推进全球数字治理合作，为全球数字经济发展贡献中国方案和中国智慧，有助于各国共享数字经济红利。

　　携手同行，构建网络空间命运共同体

　　2022年7月12日，世界互联网大会国际组织成立，这标志着世界互联网大会转型为国际组织年会。作为国际组织成立后的首届年会，本届峰会将与国际各方积极搭建全球互联网高端对话平台。

　　开放、合作，是构建网络空间命运共同体的重要条件。电子科技大学网络空间安全研究院副院长李洪伟表示，近年来，数据安全形势日益严峻，各种安全事件影响力升级，急需安全的数据采集、传输、存储和使用机制，克服传统方案的局限和缺陷，保障全球各国重要基础设施和人民生命财产安全。“全球各国应当携起手来，保障全球数据安全，共创数字未来，构建全球网络空间命运共同体。”

　　“信息时代没有哪一个国家或哪一方力量能够独善其身，必然是利益共享、责任共担的命运共同体。”中国现代国际关系研究院科技与网络安全研究所执行所长李艳表示，新形势下，确保网络空间的稳定与发展成为国际社会休戚相关的重大时代命题，各方都在为之努力。

　　以“构建网络空间命运共同体”为主旨，中国积极搭建国际平台“世界互联网大会”，致力于凝聚共识，促进交流，推进合作，既是对国际社会普遍关切的回应，更是对未来网络空间发展的中国贡献。

　　“国际社会越来越成为你中有我、我中有你的命运共同体。发展好、运用好、治理好互联网，让互联网更好造福人类，是国际社会的共同责任。”在世界互联网大会乌镇峰会召开前夕，国务院新闻办发布《携手构建网络空间命运共同体》白皮书，围绕网络空间发展、治理、安全、合作等方面，阐释了构建更加紧密的网络空间命运共同体的中国主张。

　　国家互联网信息办公室副主任曹淑敏表示，中国将坚持以构建网络空间命运共同体理念为指引，同国际社会一道，加强团结协作，推动构建更加公平合理、开放包容、安全稳定、富有生机活力的网络空间，让互联网更好造福世界各国人民。

　　夜晚的乌镇，遍布河网的灯光闪烁，犹如一张“互联互通”的信息网络。应一年一度之约，这座“互联网小镇”再次变得热闹非凡。共建网络世界，共创数字未来。未来几天，世界互联网大会汇集、迸发的数字之力将从乌镇快速辐射全球。（赵竹青 杨曦 罗知之）