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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）
IDC发布中国智慧城市数据跟踪报告 华为云夺得政务云市场三项第一******
近日，全球领先的IT市场研究和咨询公司IDC发布《中国智慧城市数据跟踪报告2022 H1》，报告显示，华为云在政务云整体市场保持第一，持续扩大政务云市场领先优势。此外，华为云还在政务云多个细分市场中位居第一。在政务云基础设施和政务专属云基础设施市场，均拔得头筹，持续领跑。
IDC发布《中国智慧城市数据跟踪报告2022 H1》依托“一城一云”理念，华为云深耕城市数字化
从“政务云”扎实布局，到“城市一朵云”的云平台升级，云在政务与城市数字化的新引擎作用愈加凸显。基于“一城一云”理念，华为云推出云原生的“城市一朵云”解决方案，以政务云为核心，运用云原生、分布式等先进技术，构建城市各级、各行业统筹的云资源管理服务能力，形成一体化算力调度体系、协同数据治理体系、共性能力支撑体系以及统一的应用生态市场，面向政府治理、产业发展、社会服务等提供安全可信、长效运营的“城市云”服务。
作为行业领先者，华为云依托在纵深行业的成功实践经验，秉持“经验即服务”的理念，携手伙伴，共建生态，帮助客户快速实现数字化转型升级，深耕城市数字化，支撑新时期的智慧城市建设。从“政务云”到“城市云”，自2012年至今，华为云已累计服务了超过700个政务云项目，其中包括国家部委级项目40多个，与150多个城市共建“一城一云”，并取得中国数字政府大数据管理平台市场份额第一。
释放数字生产力，华为云Stack赋能政府迈向深度用云
立足新型智慧城市发展新阶段，华为云持续创新，近期发布华为云Stack8.2方案，并打造城市智能中枢、城市数字孪生、智慧财政等多个政府行业解决方案，携手政府客户迈向深度用云，全面释放数字生产力。
在城市治理领域，华为云Stack提供城市智能中枢解决方案，基于AI实现城市事件的智能感知、智能处置、智能分拨，提升城市治理效率。在深圳福田区，已经实现由智能分拨替代人工分拨，每一单的处理效率从原来平均4分钟提速到50秒，且准确率高达90%以上。
华为云在深圳福田建设以人工智能为核心的城市智能中枢在智慧城市领域，华为云Stack推出城市数字孪生解决方案，致力于打造城市数字孪生共性技术底座，全面赋能水利、环保、交通等行业场景创新，激发城市新活力。
在智慧财政领域，华为云Stack基于应用现代化技术打造财政一体化解决方案，并联合陕西、湖北和江苏三省财政客户发布《财政数字化最佳实践白皮书》，共同推进财政数字化进程。
华为云Stack发布《财政数字化最佳实践白皮书》实践出真知，华为云携手多地政府共建城市云
华为云通过云原生“城市一朵云”技术架构，以应用角度出发，实现从统一“上云”到“云上”业务的高效运转，打造更具韧性和创新的城市数字平台。目前“城市一朵云”解决方案，已在武汉、长沙、贵阳、盐城等全国多个城市落地。
在武汉，通过构建“数字经济赋能中心、城市运行管理中心、数字经济人才培养中心、科技创新孵化中心”四大中心，华为云全面赋能数字政府、数字社会、数字经济三大重点应用领域，为新型智慧城市建设提供有力支撑与服务。
在长沙，率先全国打造了“一主多辅、多云融合、自主创新”的政务云新体系，构建技术先进、资源共享、弹性扩展、响应高效的全市“政务一朵云”，联合华为打造了长沙政务云创新中心，成立了全国首个“鲲鹏政务云标杆实验室”。长沙“政务一朵云”有效支撑了惠民服务、精准治理、生态宜居、产业经济等各领域智慧应用，带动了以飞腾、鲲鹏CPU和麒麟操作系统为核心的“两芯一生态”产业发展，助推长沙建设全国新型智慧城市样板和标杆。
在贵阳，华为云联合贵阳块数据城市建设有限公司打造“贵阳城市云”，对政务云、国资云、行业云、中小企业上云四大领域进行整体架构设计和实施，建立城市数据资源体系和城市数字安全保障体系，构建“云-数据-安全”一体化的基础支撑体系，助力贵州省市一体化数据协同共享和业务创新发展，全方位助力贵阳贵安“在实施数字经济战略上抢新机”
在江苏盐城，通过技术创新和持续运营为核心驱动，深耕数字土壤“城市一朵云”赋能场景化应用、服务客户。以云原生夯实智慧城市数字底座，依据盐城城市的发展方向构建良好应用生态和新型信息基础设施的建设，保障城市高水平、智能化管理和运行。让数字化转型成为盐城数字经济的“加速器”，助力“数字盐城”高质量发展。
《“十四五”全国城市基础设施建设规划》提出，加快新型城市基础设施建设，推进城市智慧化转型发展。通过数字化提升城市运行效能，不断破解城市治理中的实际问题，是提升城市治理水平的重要路径。而“加强城市基础设施建设，打造宜居、韧性、智慧城市”，成为城市数字化建设的新方向。华为云基于丰富的实践经验，不断完善智慧城市建设的理念和方法论，并通过基础设施即服务、技术即服务、经验即服务，构筑智慧城市云底座，实现“一城一云”，激发智慧城市数字生产力，助力中国城市开启智慧城市建设新十年。
（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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