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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）

与其盲目囤药，不如多“囤”免疫力******

　　近期，许多人都在囤药备战奥密克戎。有人因买不到药而焦虑，有人因逼近“决赛圈”而紧张，甚至有人开始提早吃药预防。在昨晚上海市卫健委、市科委、市健康促进委办公室主办的“新冠防疫大咖说”系列直播活动中，上海中医药大学附属曙光医院肺病科主任张炜表示，所谓“上工治未病”，与其盲目囤药，不如多“囤”免疫力，做到“饮食有节、起居有常、劳逸有度、情志畅达”，这对每个人都是切实可行的方法。

　　这波疫情有新特点，分清“风寒”与“风热”很重要

　　从中医角度看，新冠病毒属于疫病的范畴。从《黄帝内经》到《伤寒论》，中医中药治疗疫病有一套完整的理论，某种意义上说，中医历史就是与疫病斗争的历史。

　　中医讲求辨证论治，所谓辨证，就是分析、辨认疾病证候，即疾病发展过程中出现的一系列症状。中医治疗新冠病毒感染，针对的不是病毒本身，而是患者表现出的证候。2020年至今，张炜一直在救治一线参与查房。据他观察，眼下这波疫情患者的证候特点的确有些变化：上半年以风、热、毒为主，现在相当部分患者都有风寒束表、外寒内热的表现，也就是所说的怕冷等症状。

　　张炜强调，此轮疫情，患者主要表现为恶寒、发热、咳嗽。因此在中医治疗上，一定要先分清“风寒”与“风热”。风寒患者以怕冷为主，常伴有流清鼻涕、咽痒等症状，恶寒患者可通过发汗带走邪气。而风热患者发热较重，可伴有流脓涕、咽痛等症状。在临床治疗上，一定要辨别准确，否则可能会适得其反。

　　事实上，患者反映较多的浑身酸痛、喉咙痛、头痛、咳嗽等都是寒邪的表现。比如许多网友说的“吞刀片”，这是因为肺外开窍于鼻、内开窍于咽，肺邪拥堵在咽喉，就会表现为明显的喉咙痛。而头痛也在于寒邪外达、风寒束表，肌肉酸痛也是寒化证的明显表现。

　　针对热议的“感染后可否洗头洗澡”，张炜表示，中医讲究瘥后防复，包括防食复、防劳复、防药复、防病复。具体来说当身体发汗热度褪去后，毛孔处于张开状态，这时外邪易侵入体内，若再遭风寒疾病则可能加重。

　　药食同源，葱姜水、炖雪梨、蒸橙子都有辅助功效

　　中医疫病理论的核心是“正气存内，邪不可干”，关键在于扶正祛邪。所谓扶正，就是调节机体，提高自身免疫力。为此，今年上半年上海出台的新冠病毒预防方案中就包括曙光医院研制的代茶饮。作为一种预防手段，“曙光防疫强身饮”由黄芪、金银花、干芦根、广藿香、紫苏叶五种中药材配伍而成，最多的时候每天的开方量达3000多副。不过，对于儿童、孕妇等特殊人群，能否服用代茶饮，还需具体咨询医生。

　　既然中药可起到辅助预防的效果，一些尚未感染、逼近“决赛圈”的人们可否通过提前服药来预防感染呢？对此张炜表示，中药讲求辨证治疗，对付新冠，主要从风、热、毒、淤、虚这五点切入。在人体无证的情况下提前用药，不仅疗效不明，甚至会得不偿失。因为个体之间存在差异，感染新冠病毒后，有人表现为风寒，有人表现为风热，在感染之前，不可能预知每个人具体属于哪一种。

　　如果已经感染，家中又没有合适的中药材，则可通过一些药食同源的替代方法进行辅助治疗。比如葱姜红糖水，可用于早期的畏寒发汗，这个阶段，刮痧、暖腹、喝热粥都有助于缩短病程，让人舒适。炖雪梨、蒸橙子等食疗也可起到润肺功效，但应避免桔子、榴莲、芒果等燥热水果。保持肺部湿润、增加纤毛抖动，更容易排毒，从而增强自身免疫力。

　　积极提升免疫力，用平和心态看待新冠，重视但不恐慌

　　从西医角度看，核酸或抗原由阳转阴，则代表患者基本康复，即所谓的“阳康”。而从中医角度看，一些人核酸转阴后，仍伴随疲劳气短、腰酸出汗等症状。张炜说，处于康复期的人们可通过中医调理有针对性地进行治疗，即瘥后防复。比如，疲劳气短是气虚的表现，可通过人参、黄芪扶正补气，腰酸出汗的人群可服用六味地黄丸等补肾益气。

　　同时，一些遗留的呼吸道症状也要抓紧治愈，不要拖成慢性呼吸系统疾病。张炜提醒“阳康”们，尽管短期内二次感染的比例非常低，但若免疫力低下仍存在再次感染的可能。康复后的两个月之内，普通感冒也要当心。

　　张炜建议，老年人和患有基础疾病的人群，在积极治疗心、脑、肾等基础疾病的同时，可通过八段锦、太极拳等中低强度的锻炼，帮助尽早恢复。

　　随着新冠病毒感染纳入“乙类乙管”，张炜希望大家用平和心态看待新冠，要重视但不要恐慌和紧张，饮食有节、起居有常、劳逸有度、情志畅达，以积极向上的生活状态面对新冠病毒的常态化管理。(记者 任荃)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）