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）

元宵汤圆进入热销期，无糖和粗粮产品受追捧******

　　随着元宵节临近，各品牌汤圆、元宵进入热销阶段，产销量普遍高于去年同期。北京稻香村元宵计划产量近80万公斤，较去年增加约8%；叮咚买菜汤圆类商品备货量是去年同期的1.5倍，是平时30倍；思念食品速冻汤圆全国基地全面供产，并结合“促消费、稳增长”政策推出促销举措。

　　消费复苏、供货充足加之折扣促销，让汤圆、元宵产品在原材料成本上涨压力下依然保持亲民、稳定的价格。新口味、新吃法、新食材成为今年汤圆市场的热点趋势，无糖汤圆、卡通汤圆、麻将汤圆、潮汕鸭母捻汤圆、龙游手工汤圆等成搜索热门，主打健康、低糖概念的粗粮类汤圆销量提升。但无论面皮、馅料如何创新，传统黑芝麻、花生等口味依旧是大众的心头好。

　　元宵汤圆迎销售高峰

　　时隔三年，北京稻香村再度推出门店现摇元宵。每天早上8时，北京稻香村第十八营业部里的元宵机就已开始运转，三位师傅在机器前不停忙碌着，待一粒粒馅料裹上层层糯米粉变身为雪白的元宵，将第一时间摆放在顾客面前。

　　据工作人员介绍，北京稻香村元宵粉采用石碾工艺，碾出的糯米粉最大限度保留了糯米的营养成分和自然香味，摇出的元宵黏度高，有“茸头”。由于元宵对保存环境的温度、湿度、通风等要求严格，为保证质量及口感，均当日生产、当日限量售卖，很多顾客都是早早来门店排队等待。

　　今年元宵节，北京稻香村元宵总计划产量近80万公斤，较去年增加8%左右；汤圆计划产量220万袋，同比增加10%左右，在节前基本处于供不应求的状态，“我们也在加大产能，尽最大力量保障节日供应。”

　　作为速冻米面制品企业，思念食品针对今年元宵节市场备货充足。据相关负责人介绍，思念食品全国各大基地目前全面供产，物流运输畅通，补货及时，确保各种品类在合理安全库存范围内。还推出一系列促销举措，重点打造生肖兔IP形象，旗下大黄米汤圆因赞助开年大剧《三体》获得网友关注。

　　元宵节前一周，盒马元宵、汤圆销售就迎来快速增长。截至2月1日，盒马汤圆、元宵整体销售额周环比增长110%。其中，黑芝麻汤圆销售额环比上周增长131%，鲜肉汤圆销售额环比增长104%，大黄米芝心红薯汤圆环比增长43%。

　　积极备货的，还有电商平台。今年元宵节期间，叮咚买菜汤圆类商品备货量是去年同期的1.5倍，是平时30倍，新增无糖黑芝麻汤圆等4个新品类，总体SKU(最小存货单位)达到16个。另外，部分北方消费者有在元宵节吃饺子的传统，叮咚买菜也将饺子备货量提高到平时的3倍以上，并增加了饺子馅、饺子皮的备货量。叮咚买菜华北地区负责人预计，自1月30日起，平台汤圆销量稳步提升，元宵节当天将迎来销售高峰。

　　粗粮类汤圆销量提升

　　据淘宝平台统计，截至1月31日，新口味、新吃法、新食材成为今年汤圆市场的热点趋势，其中无糖汤圆、卡通汤圆、巧克力汤圆、爆珠芝芝汤圆、麻将汤圆、花仙子汤圆、潮汕鸭母捻汤圆、龙游手工汤圆等成搜索热门。

　　新京报记者注意到，面皮创意依旧是今年速冻汤圆创新的重点。如三全推出福字汤圆，面皮上随机印有文字“福”“Happy”及兔头、四叶草等图案；缸鸭狗榴莲汤圆、抹茶汤圆、高粱汤圆均使用彩色面皮；雪霸王、唐食技艺等网店均推出卡通兔子造型的创意汤圆；盒马推出麻将汤圆、福兔汤圆、印字汤圆、干吃汤圆。此外，不少企业推出大黄米、荞麦、高粱米皮的糖醇汤圆。

　　口味创新上，五芳斋应用武汉传统汤圆制作技艺推出樱花味汤圆；缸鸭狗汤圆有清甜芥末、黑芝麻猪油、高粱奶黄等口味；嘉华食品将云南特色云腿月饼、鲜花饼口味融入汤圆产品；天津大桥道推出了芋泥红豆、芝士双莓、焦糖花生等新口味元宵，以及黑松露巧克力、生椰拿铁、樱花车厘子、蔓越莓钙奶口味汤圆。北京稻香村门店售卖的元宵恢复了椰蓉口味，汤圆则有黄米奶香、黄米榴莲、金沙奶黄等创新口味。

　　叮咚买菜相关负责人介绍，相较于新奇口味，黑芝麻、花生等传统甜口汤圆、元宵仍是消费主流，销量最大。在叮咚买菜平台，三全、思念、缸鸭狗等品牌的相关产品销量较高，消费者也更加注重健康、低糖，粗粮类汤圆销量稳步提升，如无糖黑芝麻玉汤圆、大黄米汤圆等。

　　思念食品也向新京报记者证实，今年汤圆口味仍以传统黑芝麻为主，大黄米汤圆稳居热门品类。“大黄米汤圆面皮中添加了粗粮大黄米，其中含有的氨基酸高于大米和小麦，膳食纤维含量为大米的4倍，口感也更为软糯好消化，且有独特的黄米香，受到消费者追捧。”

　　盒马工坊今年推出20余款元宵、汤圆，其中黑芝麻汤圆销售占比达51.7%，鲜肉汤圆销售占比24%左右，并首次走出华东地区，卖到了全国。为顺应健康消费需求，盒马工坊今年还首次推出芝士红薯减糖汤圆，较普通黑芝麻汤圆减少40%的糖添加量。

　　促销加大价格平稳

　　自2022年以来伴随各种原材料价格上浮，许多食品企业承受成本压力，但今年汤圆、元宵价格依然平稳亲民。

　　思念食品告诉新京报记者，今年春节期间是汤圆产品的生产旺季，对企业整体经营成本产生一定压力。思念食品生产端启动全链“降本增效”调整，增加长期战略合作和大宗物资锁价制度，稳定供应成本；经销端多渠道增加让利力度，通过促销牵动销量，使企业整体成本控制在合理运营范围中，产品终端售价基本稳定。

　　北京稻香村也向新京报记者证实，其元宵、汤圆价格稳定，元宵销售价维持在1.5元/个没变，一斤元宵大概可称20个。另据叮咚买菜平台介绍，今年该平台销售的各品牌汤圆、元宵等产品售价与往年持平，且促销力度更大，比如推出买一赠一、第二件半价等，预计整体销量会高于往年。

　　新京报记者注意到，早在春节前夕，北京各大商超就已搭建元宵促销堆头，如永辉超市草莓元宵、巧克力元宵售价19.8元/斤，木糖醇元宵售价23.8元/斤。顺天府超市普通元宵售价为19.8元/斤，无糖元宵售价为21.8元/斤；汤圆每袋售价在9.6元—24.9元不等，多数产品售价不超过15元。

　　为增加产品销量、方便顾客购买，不少元宵、汤圆企业加大了新渠道的拓展，如北京稻香村将速冻汤圆、速冻石磨元宵搬上自营小程序和外卖平台；思念食品开拓O2O、社区团购等渠道，与美团、饿了么、京东等平台合作，发放消费优惠券。