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）
美国甩掉的锅让中国背？中国给了这三个回复******
美国自2017年退出应对气候变化的《巴黎协定》以后，不仅给全球应对气候变化的大联盟带来重重一击，也甩掉了很多作为一个发达国家和第二大碳排放国应该承担的责任。
第二十四届联合国气候变化大会正在波兰卡托维兹举行。期间，有发达国家企图混淆中国发展中国家定位、渲染中国是第一大碳排放国，意图让中国承担更多责任，将美国“不背的锅”甩给中国。
面对美国的“退群”和发达国家的“@”，中国的回复是：“我们拒绝‘背锅’。”
回复一：中国仍是发展中国家 已做出超出法定义务的努力
有声音指出，中国已经是第二大经济体，质疑中国的发展中国家地位，认为中国不应该享有发展中国家在应对气候变化中的权利，应该承担像发达国家一样的责任。对此，中国气候变化事务特别代表解振华表示，之所以有这样的声音是因为还不了解中国的国情，“中国仍然是一个发展中国家，一个最大的发展中国家。”
中国气候变化事务特别代表解振华。中新社 陈溯/摄解振华在卡托维兹气候大会参加的第一场活动——“气候传播与公众意识”主题边会上指出，中国人均GDP(国内生产总值)8800美元，仅为全球人均GDP80%的水平，在全世界排在70多名，还未跨过“中等收入陷阱”，还有3000万至7000万贫困人口。在当前经济不确定性增多的情况下，中国仍面临着严峻的既要发展经济又要消除贫困，还要提高民众生活水平、创造就业机会等等非常大的挑战。“中国要实现NDC(国家自主贡献)的目标，要付出艰苦卓绝的努力，要作出相当大的努力才能够实现。”
中国生态环境部气候司司长、中国代表团副团长李高。中新社 陈溯/摄中国生态环境部气候司司长、中国代表团副团长李高在接受中新社国是直通车记者采访时表示，根据《联合国气候变化框架公约》，中国享有发展中国家的权利。“有一些发达国家想把中国从发展中国家中‘摘出来’，这从法律角度和现实角度都不可能实现。”
根据《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》、《巴黎协定》，对发达国家的要求是率先大幅度减排，为发展中国家提供资金和技术支持，对发展中国家的要求是实现相对减排。对于发展中国家并没有提出更多的要求。但中国作为一个负责任的发展中国家，应对气候变化一直不曾懈怠、走在应对气候变化的最前面。2007年中国颁布了发展中国家第一部应对气侯变化的国家方案，并持续强化和落实国内相关政策。
解振华表示，中国政府最近25年采取了很多措施，一是力行节能，累积节能量占全球节能量50%以上；二是优化能源结构，可再生能源的总装机容量达6.5亿千瓦，占全球的2.8%。淘汰关停火电机组1.7亿千瓦，相当于欧洲一个大国装机总量的两倍；三是解决交通领域排放问题，中国快速发展地铁、高铁等公共交通，特别是电动汽车的发展，中国电动汽车总拥有量占世界拥有量的50%；四是增加森林碳汇，中国的人工造林面积是世界上最大的。
“作为一个发展中国家，我们在应对气候变化所有应该采取的措施我们都做了，而且做得很好，在全球减排总量中占了很大一部分。”解振华表示，中国减排取得的进展得到国际社会的充分肯定。
回复二：中国是第一人口大国 碳排放第一并不奇怪
中国虽然是第一大碳排放国，但中国也是世界第一大人口大国，排放问题的产生主要来源于人类活动。李高表示，“中国是世界第一人口大国，因此碳排放总量较高。从人均来看，中国的人均碳排放比美国低得多。”
清华大学气候变化与可持续发展研究院学术委员会主任何建坤在接受国是直通车采访时表示，中国是一个发展中大国，人口多，经济体量也大，二氧化碳温室气体排放量也是最大的，但随着中国经济快速发展，虽然二氧化碳排放总量是增加的，但每单位GDP产出的二氧化碳排放是下降的，即单位二氧化碳排放产出的经济效益是不断上升的。
何建坤表示，相对于一个国家的碳排放总量，单位GDP二氧化碳排放数据才是考察一国碳排放情况的准确指标。
在2009年哥本哈根气候大会上，中国提出到2020年单位GDP(国内生产总值)的二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。到2017年年底，中国已经提前三年超额完成这一目标，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降46%。
“中国正处于工业化、城市化阶段，还要发展经济和改善民生，在这种情况下单位GDP碳排放量下降速度仍超过4%，远快于世界2%的水平，令世界瞩目。”何建坤表示，根据《巴黎协定》，发展中国家要实现全经济领域的减限排，发达国家则要实现全经济范围的绝对减排。有声音认为，中国作为世界第二大经济体和世界第一大碳排放国，也应该像发达国家一样实现全经济范围绝对减排。对此，中国表示“做不到”。
李高表示，中国经济仍处在中高速发展阶段，中国的碳排放还需要一段时间才能达到峰值。
《巴黎协定》重申“共同但有区别”的原则，即划定一个国家应对气候变化的责任，要根据这个国家的实际国情和发展阶段。
李高表示，虽然中国碳排放还未达到峰值，但中国会继续强化减排措施，逐步减少煤炭消费的总量，并与中国国内防治污染的政策相结合，为应对气候变化作出更多贡献。“中国将进一步促进应对气候变化与经济发展的结合，尽可能快地降低碳排放水平，但不能超越国情和发展阶段。”
回复三：发达国家应该承担更大责任 中国不背美国的锅
有外媒指出，中国应该如发达国家一样给发展中国家提供更多资金支持，对于目前美国“退群”的现状，也有发达国家意欲让中国来补上资金漏洞。
对此，解振华表示，中国是一个发展中国家。在资金问题上，根据《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》、《巴黎协定》，基于历史责任、当前发展水平能力，发达国家为发展中国家提供资金支持是义务。2015年中美元首就气候变化发布的联合声明更明确提出，敦促发达国家出钱，鼓励发展中国家自愿出钱，欢迎其他私营机构出钱，这些都是划定的非常清楚的。
“我们不会去填补发达国家应该做的事情。”李高表示，比如美国曾经承诺给绿色气候基金(GCF)捐赠20亿美元，但现在美国宣布退出《巴黎协定》资金也随之没有着落，中国的态度很明确，如果美国不履行已经提出的资金承诺，请其他发达国家来填补，中国不会负担这笔资金。
李高表示，作为发展中国家，中国有法定权利得到资金支持，但中国并没有滥用这一权利，中国积极推动发达国家拿出资金支持发展中国家。目前中国没有从绿色气候基金得到资金支持。与此同时，中国主动通过南南合作支持其他发展中国家。未来中国将进一步提升气候变化南南合作力度，帮助其他发展中国家增强应对气候变化能力。(陈溯)
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