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)
德银中国区总经理朱彤:看好中国绿色金融与可持续投融资发展前景******
【跨国企业在中国】
编者按: 走进在华跨国企业,听外企老总谈“中国式现代化机遇”、释“经济全球化之道”。中新网北京11月4日电 题:德银中国区总经理朱彤:看好中国绿色金融与可持续投融资发展前景
中新财经 宫宏宇
“德银是在中国改革开放,特别是金融和资本市场开放过程当中非常大的受益者,也是一个非常积极的参与者。”
11月4日,德意志银行中国区总经理、德意志银行(中国)有限公司董事长朱彤接受中新财经专访时如是说。
当日,恰值德国总理奥拉夫·朔尔茨就任以来首次访华。对此,朱彤高兴地表示,特别高兴看到德国和中国高层之间的往来越来越密切,中德经贸关系也在不断加强。
同时,她表示,德银看好中国资本市场,包括绿色金融与可持续投融资的发展前景。“德银有意在中国银行间市场发行熊猫债,也已经向中国人民银行提交了正式的申请。中国人民银行对此表示欢迎。”
访谈实录摘要如下:
中新网:德国总理朔尔茨就任以来首次访华。作为随行企业之一,德意志银行如何看待中德在金融等领域间的合作?有哪些新的发展计划?
朱彤:今天是个好日子,正好是德国总理率领德国工商企业代表团访华的日子,我们也特别高兴看到德国和中国高层之间的往来越来越密切,中德经贸关系也在不断加强,在全球复杂的地缘政治的背景下,中德之间保持和发展互利互惠的合作,对我们双方都是至关重要的。
在今天这个好日子里,我也很高兴地宣布一个好消息,德意志银行有意在中国银行间市场发行熊猫债,我们也已经向中国人民银行提交了正式的申请。中国人民银行对此表示欢迎,将于近日受理我们的申请。德银这一举动也表示了德意志银行看好中国资本市场,代表着对中国长期的承诺,也会为德意志银行在中国的发展带来新的动能。
中新网:德意志银行进入中国市场已有150年,您认为德意志银行在华百余年的发展里有哪些“变”与“不变”?
朱彤:德意志银行在150年前,也就是1872年第一次来到中国。先说“不变”,用时髦的话来讲,我们的初心和使命始终不变。德意志银行成立的初心不是为了服务在德国的德国企业,而是为了服务走向全球的德国企业。德银的初心就是成为一家国际化的银行。
1872年,也就是德意志银行成立两年后,就跟随着德国企业来到了中国远东市场。150年之后的今天,德国总理率领的工商企业代表团访华,有12位企业巨头,德银集团CEO克里斯蒂安·泽温(Christian Sewing)也在其中。这次他也是随同我们最重要的德国的企业家客户来到了中国,这一点也反映了我们的初心和使命一直没有改变,也就是跟着我们的客户走向世界。
另一个没有变的就是德意志银行对中国的承诺。在成立150周年之际,我们要着眼的是未来的150年。不管国际风云如何变化,我们对中国的承诺不会改变。
说到变,最重要的一点是随着中国的发展,特别是改革开放和近五至十年以来,中国开放的步伐越迈越大,对外资金融机构的开放力度越来越大,德银因此有了更多的新业务和机会,也有更多的外国机构投资者进入中国的资本市场。
此外,随着中国在全球化当中的分量越来越重,中国越来越融入全球经济,中国很多企业也成长为跨国企业,变成了中国的跨国公司,越来越走向世界。德银作为一个在全球覆盖80多个市场、根基深厚的全球性银行,有独特的优势服务好走向全球的中国客户。
中新网:作为中国改革开放的见证者和受益者,德银在华取得了哪些成绩?是如何做到的?
朱彤:德银确实是在中国改革开放,特别是金融和资本市场开放过程当中非常大的受益者,也是一个非常积极的参与者。从2018年开始的5年间,德银每年都有好消息,每一年都有新的执照或是资格获批。
例如,2019年,德银就成为中国银行间债券市场A类主承销商资格获批的两家外资行之一。此后,2020年、2021年及2022年,德银在银行间市场交易商协会债券承销规模排行中位列外资行榜首。同时,德意志银行也是中国在岸债券发行中唯一一家同时担任主承销商与簿记行的外资行,至今已主导完成六笔交易。
再举一个例子,2020年,德银从中国证监会获得了中国证券基金投资基金托管资格,今年10月,德银中国完成证券投资基金托管项下首单业务,为一家境内基金公司提供全球标准的一站式托管服务。
今年8月,中国人民银行批准德银参与到碳减排支持工具当中。德银是获批的两家外资行之一。10月20日,德银接到中国人民银行的通知,申请的第一笔的碳减排支持工具的贷款已经获批。这表明中国在不断扩大对外开放,且德银也是实实在在地参与进来,是其中非常大的获益者。
中新网:改革开放40年,中国金融无论在规模、结构、业态,还是在功能、竞争力和国际影响力等方面都发生了重大而深刻的变革。这给德银带来了哪些发展机会?
朱彤:首先,在中国与国外的经济周期存在差异的背景下,中国的熊猫债市场变得越来越有吸引力,越来越多的海外发行人有兴趣到中国来发行债券,我认为这对中国债券市场的发展是一件好事。既可以让发行人投资者更加拓宽范围,更加多元化,也有助于人民币国际化的进程。
在这个过程中,作为A类主承销商资格的拥有行,德银当仁不让要在熊猫债发行方面发挥最大的能力。这是我们非常看好,也非常重视的业务亮点。
第二,德银非常看好中国的财富管理市场。中国改革开放40年以来,经济蓬勃发展,人民生活越来越好,老百姓的财富积累越来越多。因此中国需要更好的财富管理服务,而德银在这方面也有专业能力,非常希望能参与到为中国的财富管理市场添砖加瓦的行列中来。
最后,德银看好绿色金融与可持续投融资的发展前景。为什么德银能在这个方面发挥作用?一方面是基于欧洲银行对于绿色金融ESG一贯的重视,德银有强大的内驱动力。另一方面,随着中国“双碳”目标的宣布,绿色金融在中国也成为一个重要话题。内外的合力,能够推动德银在绿色金融领域取得更大的进展。
此外,作为中国和欧洲在碳减排和绿色金融领域的桥梁之一,德银能够帮助中欧在碳减排、绿色金融和绿色经济的领域更加深化和扩大合作。
中新网:作为德国最大的银行和世界上最主要的金融机构之一,德银为跨国企业来华发展和中国企业“走出去”提供了哪些支持?德银在连接中国和全球资本市场中发挥着哪些作用?
朱彤:德银最重要的业务特点之一就是“引进来、走出去”。“引进来”最初是引入德国企业,跟随德企来到中国,后来也有许多欧洲、亚洲的企业,都成为德银在中国的客户。
“走出去”指的是随着中国融入全球化,中国企业越来越走向世界,德银也陪伴中国企业走出去,走到世界各地。
在跨境投融资方面,我们发现,客户的需求越来越大,而德银在相关方面有非常深厚的实力以及经验。因此,在这方面,不管是在“引进来”还是“走出去”,我们都可以为中外客户提供最佳的服务。(完)
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