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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）
春节的十个小知识：春节为啥又叫新正、元日？******
中新网北京1月22日电(记者 上官云)“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏。”又是一年新春佳节来临，人们以丰富多样的节庆习俗，来迎接期盼已久的农历新年。
重庆工商大学法学与社会学学院副教授孟令法在接受中新网专访时提到，春节反映了自然时空的新旧交换，具有除旧布新、祈福纳祥、感念先恩、阖家团圆的美好寓意。
其实，无论年俗如何变化，春节始终是中国人看重的团圆节，也从方方面面体现了中华优秀传统文化的博大精深、源远流长。
资料图：村民挥舞长龙与狮头。 杨华峰 摄一、春节有何寓意？
春节是中国最重要的传统节日之一。俗话说，“百节年为首”“四季春为先”，它反映了自然时空的新旧交换。
因此，作为“年”的一种称谓，春节在各种祭祀仪式与欢庆活动中，就具有了除旧布新、祈福纳祥、感念先恩、阖家团圆的美好寓意。
从本质上讲，“过年”也可以视为一个时段。在古代，并无“春节”一词，而“正月初一”常谓元朔、元日、新元、元旦、正日、元辰或新正等。
孟令法说，直至民国，“正月初一”被定名为“春节”，并沿用至今。
二、春节为啥又叫新正？
在春节的各种名字中，“新正”自隋唐以来就得到普遍使用，如孟浩然《岁除夜会乐成张少府宅》诗曰：“旧曲梅花唱，新正柏酒樽。”
宋人周密在《武林旧事•元夕》中写道：“一入新正，灯火日盛。”明清时代“新正”这一名称也得到延续，荻岸山人在《平山冷燕》中写道：“因岁暮就在家过了年，新正方起身上任。”
“正日”这一称谓或在汉代即已出现，唐徐坚《初学记》卷四引汉崔寔《四民月令》说：“正月一日，是谓正日。”新正也好，正日也罢，这些称谓都体现了古人对新年第一天的认识。
从本质上说，这些词汇都带有一定的美好寓意。无论使用哪一词汇指称“正月初一”，其中的“新”“正”“元”等词汇所体现的“一元复始”等理念，都彰显了人们对一年之始的时间定位，也是对万象更新的体认。
三、如何以岁首定年节？
春节能够成为中国的传统节日，经历了漫长的发展过程，而这也与历法的选择有关。
资料图：北京一家“藏在”四合院里的小咖啡店挂起红灯笼，营造出浓厚的中国传统新年氛围，吸引市民前往“打卡”。 中新社记者 侯宇 摄孟令法介绍，中国观象授时的历史非常悠久，但历朝历代仍有差别，这对以岁首定年节的传统产生了直接影响。
在远古时期，人们以北斗七星为基准，确定了“斗柄回寅”为春正，“建正寅月”之立春为岁首，这恰是干支纪元法，或称星辰历。
简单来看，夏历正月在孟春，商历正月在冬十二月，周历正月在冬十一月。秦统一六国后，用秦历(颛顼历)，正月定在冬十月。
汉初时，沿用秦历。至汉武帝时，天文学家唐都、落下闳、邓平等人在吸收干支历(节气成分)的同时，制“太初历”，恢复夏历春季一月一日为岁首。此即为今之春节奠定了时间基础，而四川阆中人落下闳则成为当代学者所认定的“春节第一人”，被奉为“年爷爷”。
四、“年”为何被引申为岁名？
如今，人们提起春节，总会说“过年了”。孟令法解释，“年”属于“禾”部字，许慎《说文解字》将“年”写作“秊”，从禾千声，意为“谷孰也”。
《谷梁传•桓公三年》记载，“五谷皆熟为有年也”。基于此，“年”有了“年成”之义，即“一年的收成”。基于这一本义，“年”逐渐往表示时间的意义上引申，如此便出现了“年节”“年纪”“周年”“年代”等概念。
“过年”的“年”亦是如此。正所谓“春种”“夏锄”“秋收”“冬藏”，循环往复，人们把“过年”视为庆贺丰收的节日其实不难理解。
此外，“民以食为天”，“社”“稷”对人们来说是极为重要的，而在春节这样一个重要时段，张贴蕴含“丰收”之意的春联，举行“社火”“社戏”表演，祝祷“风调雨顺”“五谷丰登”也就成为十分重要的信俗活动。
资料图：图为社火团进行精彩表演。 马铭言 摄五、除夕与春节有哪些关系？
从时间上看，除夕与春节相连，但有其起源，即“逐疫驱鬼”。汉画像石既有“傩戏图”，而宋佚名绘“大傩图”即是证明。
孟令法解释，“除”本义为“交易”“去除”，“夕”有“夜晚”之意，而此日一般在腊月三十，俗称“年三十”。是夜人们“通宵不眠”，俗谓“守岁”。
故从其本义出发，其意可为在一年的最后一晚“弃旧迎新”“驱邪避秽”。因此，春节和除夕既有相通之处，亦有一定区别，而前者在某种程度上还可包含后者——民间俗谓“过了腊八就是年”，而“年”在现当代社会即被称为“春节”。
此外，人们针对不同亲属关系，自初一开始便分不同时段前往亲戚家拜年，比如有些地方初二“回娘家”，初三“姑舅姨”。
六、除夕最早何时出现？
中国民间常将除夕称为“大年三十”，是日为“大除”，是夜，则称“大年夜”。在部分地区，还将除夕前一日称“小年夜”。
资料图：随着社会发展，年夜饭越来越丰盛。梁犇 摄从典籍角度看，“除夕”的出现或比春节晚很多。现存文献最早提及“除夕”的是西晋周处所撰《风土记》，“至除夕，达旦不眠，谓之守岁”。
除夕大部分情况下是在腊月三十，但也有腊月二十九。孟令法说，中国传统历法总体是阴阳合历，既考虑太阳运行，也考虑月亮运行，同时观照北斗七星、二十八宿等，但为了弥合日月星的运行时间差，便制定了平年和闰年。
所以，农历年最后一月既有三十天，也有二十九天，但以三十天为多。
七、因何要守岁？
“守岁”又称守岁火、照岁等，简单来说，就是在吃过年夜饭后，全家人在灯火通明中由“除夕”跨入正月初一，直至天亮。
孟令法认为，之所以有此风俗，原因之一可能是“守岁”起源于古代自然崇拜以及人们对它的合理解释。人们采取“熬夜”行为，以化解想象中“年兽”等带来的生存危机。
换言之，人们希望在两个时段的跨越中构建一种无形力量，以把一切邪瘟病疫驱走，从而实现对家庭或集体成员的有效保护。
总之，除夕“守岁”的风俗主要源自人们对新旧交替的一种象征性表达，体现了人们对自然时序循环往复变化的感性认知以及处理方式，并逐渐走向了全民娱乐。
资料图：图为东城区前门步行街北口的景观小品“四方平安”。中新社记者 田雨昊 摄八、春节主要习俗有哪些？
春节期间的节庆习俗丰富多样，如吃饺子、放烟火、压岁钱、逛庙会等等。
吃过年夜饭，也接回了灶王爷，等到正月初一，大家照例走亲访友，依次“拜年”。人们穿起喜欢的新衣，准备好茶点糖果，热情招待客人。
在旧日民俗中，从初一到初七，每天做什么都有讲究，颇具仪式感。
九、为何要吃“五辛盘”？
有趣的是，有些地方过年时要吃“五辛盘”，是由生韭、生葱、兴蕖、薤以及蓼蒿五种植物组成的凉拌菜，有些也用葱、蒜苗、姜、椒和芥。
南朝梁宗懔《荆楚岁时记》记载：“过年食春饼、萝卜与五辛春盘”。由此可见，“五辛盘”曾广泛流布于楚地。
“五辛盘”基本均以性味属“辛”的菜为主，取其谐音为“新”，寓意新一年的开始。此外，吃“五辛盘”还有祛邪除病之义，祈求“新的一年身体健康”。
十、辞旧迎新是春节核心议题？
“千门万户曈曈日，总把新桃换旧符。”孟令法说，“辞旧迎新”的确是春节的核心议题，可以说，大部分春节活动都与此密不可分。
贴春联、门神等，普遍出现于除夕日(晌午)；正月初一拜年时的拱手作揖、相互问候时的吉祥语等等，都能说明两者均具有“辞旧迎新”的特征。
孟令法认为，相较而言，除夕的“辞旧”属性凸显，正月初一的习俗更倾向于“迎新”。
在他看来，庆贺新春佳节是中国传承数千年的重要活动，我们要重视传统文化对当代社会发展的作用，在保护和传承的过程中做好工作，更好地维系传统节日的文化认同功能。(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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