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）

打造宜居韧性智慧城市******

广东广州努力提升规划建设精细化、品质化水平

打造宜居韧性智慧城市　　

　　核心阅读

　　党的二十大报告提出：“坚持人民城市人民建、人民城市为人民，提高城市规划、建设、治理水平，加快转变超大特大城市发展方式，实施城市更新行动，加强城市基础设施建设，打造宜居、韧性、智慧城市。”

　　在广东省，广州市地处珠三角中部，九脉汇聚、三江汇流，以优越的地理位置吸引了人才的聚集、产业的发展。如今，作为粤港澳大湾区核心引擎城市之一，这座国家历史文化名城如何切实提高规划水平，塑造高品质的生产、生活、生态空间，备受关注。

　　党的二十大报告提出：“坚持人民城市人民建、人民城市为人民，提高城市规划、建设、治理水平，加快转变超大特大城市发展方式，实施城市更新行动，加强城市基础设施建设，打造宜居、韧性、智慧城市。”地处珠三角中部，九脉汇聚、三江汇流，广东省广州市以优越的地理位置吸引了人才的聚集、产业的发展，如今又成为粤港澳大湾区核心引擎城市。如何充分发挥规划的引导作用，塑造高品质的生产、生活、生态空间，成为广州在近年发展中的关注重点。

　　作为国内首批实施规委会制度的城市、自然资源部国土空间规划试点，广州市率先编制形成市级国土空间总体规划，充分体现“一美三高”，即美丽国土空间、高质量发展、高品质生活、高水平治理的新要求。从人的感受出发，创造高品质的丰富空间；从历史文脉出发，保护传承地区文化传统。科学的规划，多元的公众参与机制，不断提升着城市规划建设的精细化、品质化水平，助推这座国家历史文化名城高质量发展。

　　办实事惠民生

　　提升宜居品质

　　隔珠江与“小蛮腰”相望，一座两层高的白色建筑挺立猎德桥头，整个建筑白天温润如玉，夜晚则熠熠生辉。

　　“每天晚上散步经过，感觉这个建筑很美观，完全没想到竟是一座变电站。”街坊何先生经公众开放日参观之后，对变电站的印象大为改观，“以前担心变电站辐射会有影响，现在看到数据，放心了。”

　　抓住市民最关心的问题，将“邻避”设施转变为“邻利”设施，广州市规划和自然资源局会同供电部门费了不少心思。“这是广州首批‘社区事·大师做’项目之一，邀请了全国工程勘察设计大师、广东省建筑设计研究院副院长陈雄主笔设计。”广州市规划和自然资源局工作人员介绍，设计师使建筑与绿化景观融为一体，同时兼有变电站科普中心功能，超越了传统变电站的概念。

　　“开放性、公共性是我们设计中非常强调的一个方面。营造出一种万家灯火的感觉，让变电站从单一的市政设施变成市民喜爱的公共建筑。”设计师陈雄认为，好的公共场所最重要的功能是能让人停留并感到舒适，“小项目往往容易被忽视，但是对于城市的品质提升常常起到关键作用。”

　　随着人民生活水平的提升，公众对美育、公共艺术、环境整体品质的需求越来越强烈，社区是居民生活的主要空间，社区设计是否合理、功能是否完备、环境是否优越，直接影响生活品质。

　　2019年以来，广州深入探索社区设计师工作，大力推行“社区事·专职做”“社区事·大师做”“社区事·街坊做”等行动，努力以“设计的力量”精心绣出宜业宜居的品质之城，不断满足人民对美好生活的向往。全市征集专业领域精英人才，形成专家名录，各区在此基础上，结合实际情况聘请设计师。

　　越秀区总规划师全过程协调海珠广场品质提升工程，实现交通环岛式广场向步行礼仪式公共空间的嬗变；荔湾区社区设计师工作组推动沙面岛实现步行街区，增添亲民“口袋广场”，改善居民背街里巷生活体验……让设计融入城市，推动广州实现老城市新变化，持续提升居民生活品质。

　　据统计，目前全市已聘请344名社区设计师和163名乡村规划师入驻各街道城乡社区。广州社区设计师工作入选了自然资源部地方典型实践经验案例，多方参与机制，把事情办实、办好，让“烦心事”变“舒心事”，不断实现“发展为了人民、发展依靠人民、发展成果由人民共享”。

　　强规划促产业

　　推动经济发展

　　互联网产业迭代升级，广州发力数字经济。毗邻珠江的海珠区琶洲岛，阿里巴巴、腾讯、唯品会等一大批互联网企业进驻于此，千亿级的琶洲互联网创新集聚区正在形成。

　　一幢幢大楼拔地而起，各具特色却又整体协调；骑楼街道融合当地岭南元素，构建宜人商务环境；建筑以连廊串连，建筑风格上凸显文化底蕴，使用中便民宜行……

　　“我们去地铁站或者去银行，可以通过骑楼，不淋雨、不晒太阳。”自从前年搬到琶洲西区唯品会新大楼办公，肖女士越来越多地体会到集聚区的设计优势，“通过连廊出行方便，中心广场增添绿色，闲时散散步，能缓解工作压力。”

　　“琶洲西区实施地区城市总设计师制度和地区场地顾问制度，从不同角度把关规划、建设。”广州市规划和自然资源局建筑规划管理处工作人员介绍，地区城市总设计师侧重于对整个区域的公共空间、建筑形态、广场公园、骑楼、连廊等提出专业咨询意见；地区场地顾问侧重于对机动车道、自行车道、人行道、小转弯半径、公交站台、道路照明、公共座椅、垃圾桶等场地景观设计予以把控，制定了40种场地设计要素建设实施标准，延伸至实施、使用、养护等环节。

　　“规划布局更紧凑、尺度更宜人，最大化集约节约用地和利用江景资源，为产业链条延伸和企业发展留足空间。”广州市对土地储备、产业规划、城市设计、土地招商与出让进行全过程管控，琶洲管委会建设促进科科长姚响全程跟进，“通过开展高质量控规编制和城市设计，参与土地供应前期商务谈判，完善土地出让条件，把规划要求融合于‘引资’‘引智’‘引技’工作，实现区域开发过程中规划、市场、政策的集成互动。”

　　“琶洲西区的规划，是广州的一次积极探索。”广州市规划和自然资源局地区规划管理处工作人员表示，白云湖数字科技城等产业园区，也从土地出让走向产业招商、由土地收储走向城市设计一体化，这种规划形式以精细化、品质化的城市设计，实现了有限空间里的创新发展，在实现“产业提升、环境提升”的基础上，提升了城市品质。

　　微改造传文脉

　　留下文化记忆

　　习近平总书记指出：“城市规划和建设要高度重视历史文化保护，不急功近利，不大拆大建。要突出地方特色，注重人居环境改善，更多采用微改造这种‘绣花’功夫，注重文明传承、文化延续，让城市留下记忆，让人们记住乡愁。”广州是座千年古城，城市的发展，不仅要加入现代元素，也要注重保留传统格局、街巷肌理和景观环境，更重品质，更强调以人为本，更善用中国智慧，更自觉将中华文化传统和当代生活结合起来。

　　矗立在珠江白鹅潭畔、融现代设计与历史风貌于一体的建筑群，吸引不少市民驻足——这是今年5月正式开放的广州铁路博物馆。“这里原先是粤汉铁路黄沙车站的旧址，是广州市历史建筑。经过8年多时间，以‘绣花’功夫微改造而成，所有横梁都留着以前的编号，地板也保持着当时仓库的原样，做到了‘修旧如旧’。”广州铁路博物馆工作人员陈涛介绍，博物馆由院士团队负责改造设计，整体建筑保留了基本原始风貌，集陈列、收藏、展示、科普、教育于一体，通过实物展陈及声、光、电等多媒体手段，展现铁路历史，宣扬铁路文化。

　　在广州，永庆坊历史街区进行整体保护，实现环境提升、文脉传承、功能转变、老城新貌；泮塘五约古村保留街区原有紧凑的空间格局和历史肌理，修缮传统建筑，推动传统工匠项目落户；新河浦历史文化街区引入民宿、咖啡、艺术廊、文创等与特色风貌契合的新业态，通过居民捐赠展品、邻里互助等系列社会治理创新，让生活与街区公共空间改造共振；还有TIT创意园、太古仓等工业遗存改造利用项目，保留传统空间形态、厚植文化底蕴，塑造出交往便利、生活舒适的公共空间。

　　近年来，广州加强顶层设计，制定出台《广州市关于在城乡建设中加强历史文化保护传承的实施意见》，制定广州市历史文化名城保护五年行动计划、历史文化街区保护传承工作指引、2022年国家历史文化名城保护专项评估工作方案，修订市文物管理和名城保护委员会议事规则，进一步强化市文物管理和历史文化名城保护委员会的统筹协调作用，全面系统建立健全标本兼治长效机制。据统计，全市新增认定传统风貌建筑485处，新增历史建筑13处，形成378条传统街巷保护名录研究成果。

　　“接下来，在‘抓保护’的基础上，我们将持续‘抓行动’‘抓特色’，采用‘绣花’功夫推进历史文化遗产发展利用，打造历史文化保护传承典范区域和精品项目，探索名城保护与城市可持续发展的新路径，让广州这座千年古城焕发经典名城、时代花城魅力。”广州市规划和自然资源局局长邓毛颖说，面对实现老城市新发展的命题，广州将坚持规划引领，妥善处理好保护与发展、保护与利用、保护与民生、保护与生态的关系，擦亮广州历史文化名城的“金字招牌”。（人民日报记者 罗艾桦 姜晓丹）