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）

美国高科技企业裁员潮愈加汹涌******

　　据央视新闻消息，据路透社1月20日报道，谷歌母公司“字母表”公司在一份员工备忘录中称，由于面临“不同的经济现实”，该公司将裁员约1.2万人。公司称将加倍投入人工智能，并裁减支持实验项目的人员。

　　此次裁员影响该公司6%的员工。此前，包括亚马逊、微软和元宇宙平台公司在内的科技巨头已经大量裁员。

　　总部位于加利福尼亚的“字母表”公司的股价20日上涨4%。在过去12个月里，该公司股价已经下跌30%，与整个科技行业24%的跌幅相呼应。

　　自2019年以来一直担任“字母表”公司老板的孙达尔·皮柴20日在备忘录中称，他对导致裁员的决定承担“全部责任”。

　　皮柴称，由于“字母表”公司希望为产品融入更多人工智能，现在是“让我们更加专注、重新设计我们的成本基础并将我们的人才和资本引向我们最优先考虑领域”的时刻。

　　“字母表”公司一直是人工智能领域的领导者，目前正面临来自微软的竞争。

　　与此同时，由于消费者削减支出，“字母表”公司的主要收入来源广告收入也受到企业削减预算的挤压。

　　哈格里夫斯-兰斯当股票经纪公司的分析师苏珊娜·斯特里特称：“显然，由于对美国经济衰退的担忧加剧‘字母表’公司也不能幸免于艰难的经济背景。”

　　斯特里特称：“广告增长已经降温……竞争还在升温‘字母表’公司面临强大的竞争对手TikTok，Instagram也在争夺YouTube的观众。”斯特里特指出，“字母表”公司还被处以数十亿美元的监管罚款。

　　埃弗科国际战略和投资集团的分析师马克·马哈尼说，“字母表”公司创纪录的员工人数造成了2023财年的重大利润率风险。伯恩斯坦的分析师称，裁员可能为“字母表”公司节省25亿至30亿美元的成本。

　　随着“字母表”公司裁员，过去几个月里，美国最大的四家科技公司共裁员5.1万人。在美国就业市场依然紧张的情况下，这些数据加剧了人们对经济衰退的担忧。

　　Equiti投资公司的经济学家斯图尔特·科尔称：“科技行业有点像煤矿里的金丝雀。”科尔认为，科技行业的裁员预示着就业保障的前景终于开始变得更加负面。

　　在疫情期间更谨慎招聘的苹果迄今为止一直没有裁员。不过，“苹果内幕”网站20日援引消息人士的话报道称，苹果已经开始在百思买等零售渠道裁员。

　　苹果公司没有立即对该报道发表评论。

　　两名知情人士在接受记者采访时说，“字母表”公司一直在致力于一项大型人工智能产品的发布。其中一位消息人士称，发布将在春季举行。《纽约时报》也报道称，谷歌计划推出20多种新产品和搜索引擎。

　　皮柴说，失去工作的人中有招聘人员、企业员工以及工程和产品团队的工作人员。该公司的一名发言人在接受记者的采访时称，该公司已经削减其内部研发部门Area 120的大部分职位。

　　“字母表”公司工会在一份声明中称，该公司领导层承担“全部责任”的做法“并没有让人感到安慰”。

　　在美国，“字母表”公司已经向受影响员工发送电子邮件，员工将获得遣散费、六个月的医疗保健以及移民支持。

　　皮柴在备忘录中说，在海外，根据当地的雇佣法律和惯例，裁员通知将需要更长的时间。亚洲的员工将从2月开始了解裁员是否对他们有影响。