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)
奋力共创具有澳门特色的“一国两制”实践新局面——访澳门特别行政区行政长官贺一诚******
新华社澳门1月19日电 题:奋力共创具有澳门特色的“一国两制”实践新局面——访澳门特别行政区行政长官贺一诚
新华社记者李寒芳、刘刚、王爱华
习近平总书记在党的二十大报告中系统阐述坚持和完善“一国两制”新理念新思想新战略,为澳门“一国两制”实践行稳致远指明了前进方向。在全面落实贯彻党的二十大精神的开局之年,就如何推动澳门各界齐心协力向前行,更好融入国家发展大局,奋力开创具有澳门特色的“一国两制”实践新局面,澳门特别行政区行政长官贺一诚近期接受了新华社记者专访。
加速融入国家发展大局
贺一诚表示,二十大报告对港澳工作进行了专门论述,为做好澳门工作提供了根本遵循。澳门回归祖国23年来,施政始终贯彻“一国两制”方针。
2022年12月,学习贯彻党的二十大精神中央宣讲团走进澳门。在宣讲团的指导下,澳门特区政府官员、基层社团和教育青年团体代表等各界人士对二十大报告和有关精神进行了全面深入学习。
二十大报告指出,支持香港、澳门更好融入国家发展大局。贺一诚说,中央给了很好的条件,澳门特区政府将更好地发挥背靠祖国、联通世界的优势,落实“一中心、一平台、一基地”建设发展定位,增强国内国际两个市场两种资源联动效应,实现新发展、开创新局面。
2021年9月,横琴粤澳深度合作区管理机构正式揭牌。经过一年多的探索和磨合,深合区迈入加快发展阶段,为澳门更好融入国家发展大局、丰富“一国两制”实践注入新动能。
“深合区不是普通的开发区,它是一个首创,澳门和内地共同去管理一片106平方公里的土地,没有先例可循。”贺一诚说,这是一篇大文章。
在2022、2023年财政年度施政报告中,有关深合区的发展两度被列为特区政府施政重点,专章阐述。
贺一诚说,深合区为澳门提供了土地和就业的支撑,为澳门的经济适度多元发展拓展更广阔的空间。我们要落实好中央给予的政策和措施,争取澳门社会的支持,全力推动深合区实现更好的发展。
“双15%”税收优惠政策及澳门居民个人所得税优惠政策落地实施;建立“一地两注、跨境通办”机制,实现内地和澳门投资者足不出境完成商事(业)登记;“粤澳社保一窗通”投入营运;取消横琴单牌车配额总量限制……2022年,围绕“一条主线”和产业发展、民生融合、规则衔接等重点工作,澳琴一体化发展取得阶段性重要成效。
贺一诚表示,粤澳双方不仅进行了基础设施建设,而且筑牢了深合区长远发展的基石,一线二线封关条件已基本具备,工作卓有成效。深合区的发展未来要在规则衔接、机制对接以及民生配套方面精准发力、寻求共识、先行先试,一步一个脚印将政策落实到位。
2023年是深化深合区建设、实现第一阶段目标的关键之年。贺一诚说,深合区是一个崭新的概念,要用大胆创新的思维去考虑、谋划,突破现有的瓶颈。
坚持不懈推进经济适度多元
贺一诚说,推进经济适度多元发展,致力构建适度多元的产业结构,是特区政府和社会各界共同面对的首要任务。
“澳门没有第一产业,第二产业占比很低,主要依靠第三产业发展,疫情的冲击更凸显了产业结构失衡加剧经济困难的问题。”贺一诚说,痛定思痛,一定要实现产业多元发展的目标,经济适度多元发展是澳门今后的主要方向。
2023年财政年度施政报告提出“1+4”适度多元发展策略。“1”就是按照建设世界旅游休闲中心的目标要求,促进旅游休闲多元发展,做优做精做强综合旅游休闲业;“4”就是持续推动大健康、现代金融、高新技术、会展商贸和文化体育等四大重点产业发展,逐步提升四大产业的比重。
2022年6月,澳门博彩法修订通过并生效;当年年底,新一轮博彩经营权竞投顺利完成。关于稳妥处理有关博彩业工作,贺一诚表示,未来将以博彩经营权公开竞投为契机,借助博企的专业技术、资源和经验,为“一基地”建设注入新动能。另一方面,围绕四大产业的发展需要,加快完善产业发展的配套制度,争取未来非博彩业占本地生产总值约六成,着力构建符合澳门实际且可持续发展的产业结构。
“澳门未来的整体产业方向,要一步一步扎实走。”贺一诚表示,产业多元有一个过程,不能一蹴而就。但如果这个坎过不了,以后还会面临同样的问题。
坚定不移维护国家安全
党的二十大报告指出,坚持和完善“一国两制”制度体系,落实中央全面管治权,落实“爱国者治港”、“爱国者治澳”原则,落实特别行政区维护国家安全的法律制度和执行机制。
在2023年财政年度施政报告中,贺一诚将“坚定不移维护国安,保持社会大局稳定”列为施政重点之一。他在专访中表示,澳门特区将始终确保政权、管治权牢牢掌握在爱国者手中,推动爱国爱澳力量发展壮大,筑牢“一国两制”行稳致远的社会政治基础。
自2009年以来,澳门特别行政区顺利完成澳门基本法第23条规定的维护国家安全立法,设立由行政长官担任主席的维护国家安全委员会,修订完善相关配套法律,加强执法力量建设,积极推进国家安全教育,不断完善澳门立法会选举制度,澳门维护国家安全形势总体良好。2022年,特区政府稳步推进了澳门国家安全法修改。
贺一诚表示,维护国家安全是澳门特别行政区的宪制责任。与时俱进启动修改维护国家安全法的工作,就是进一步树牢总体国家安全观,严格履行维护国家安全的宪制责任,不断加强维护国家安全的能力建设。
澳门特区政府第二个五年规划提出,特区政府坚定维护中央对澳门特区包括选举制度在内的政治制度的决定权,坚定落实“爱国者治澳”根本原则。将通过完善特区选举制度,确保澳门特区的管治权牢牢掌握在爱国者手中。
加快复苏踏上新征程
2022年是澳门深受考验的一年。受疫情严重冲击,本地主要工商业活动一度暂停,宏观经济面临前所未有的下行压力。
“现在阴霾正在散去,澳门经济社会发展将逐步恢复向好。”贺一诚说。
回望过去,贺一诚说,特区在过去三年严格根据中央疫情防控的方针制定措施,做好常态化疫情防控,社会各界齐心协力,维护民生需求、确保社会稳定,始终与内地保持着人员、经贸往来。
新冠病毒感染调整为“乙类乙管”后,澳门因时因势优化调整疫情防控措施。2023年1月8日是澳门与内地互免核酸证明进出境首日,当日共有39606人次入境旅客,较2022年日均旅客量上升153.5%。
“现在出门,应该感觉到街面上人多了,澳门的经济重现活力。”贺一诚说,今年,澳门特区在做好疫情防控、确保疫情风险可控前提下,要做好各项迎客安排,有效落实内地居民来澳恢复电子签注及赴澳旅行团等政策措施,逐步恢复旅游业和经济的活力。
2023年财政年度施政报告指出,目前特区经济领域两项重要而紧迫的任务是加快经济复苏和推动适度多元发展。谈及这两项任务,贺一诚表示:“复苏肯定是一个短期的目标,长期而言必须推动适度多元发展,这是破解澳门经济社会发展中深层次矛盾和问题的必由之路。”
2023年是澳门基本法颁布30周年,也是本届特区政府施政第四年。展望新的一年,贺一诚说,2023年开局良好,在游客人数、经济复苏、居民就业率等方面有好的发展趋向。
贺一诚表示,下一步澳门特区政府当务之急是做好经济工作,积极改善民生,继续按照“提振经济,促进多元,纾解民困,防控疫情,稳健发展”的施政总体方向,用好中央支持澳门发展的各项政策措施。澳门经济可望通过积极融入国家经济大循环,实现自身经济的适度多元发展,加快复苏,重新启航。
2022年12月23日,习近平主席在会见来京述职的贺一诚时强调,中央将全面准确、坚定不移贯彻“一国两制”方针,全力支持澳门特别行政区充分发挥自身优势和特点,奋力开创具有澳门特色的“一国两制”实践新局面,为全面建成社会主义现代化强国作出新的更大贡献。
“澳门发展的多重利好因素正在显现,面临着大好发展机遇。”贺一诚表示,有信心带领特区政府团队,坚持施政为民,勇于担当,积极作为,与澳门市民共同抓住机遇,让居民生活得越来越好,让特区的明天更加美好,携手共创澳门“一国两制”实践新局面。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)