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)
相知跨千年,携手创未来——中共中央政治局委员、国务委员兼外交部长王毅谈习近平主席出席中国-阿拉伯国家峰会、中国-海湾阿拉伯国家合作委员会峰会并对沙特进行国事访问******
新华社北京12月10日电 2022年12月7日至10日,国家主席习近平应沙特阿拉伯王国国王萨勒曼邀请,赴利雅得出席首届中国-阿拉伯国家峰会、首届中国-海湾阿拉伯国家合作委员会峰会并对沙特进行国事访问。访问结束之际,中共中央政治局委员、国务委员兼外交部长王毅向随行记者介绍此访情况。
王毅说,时近岁末,习近平主席在完成东南亚之行,大力推动全球治理、全面擘画区域合作之后,又踏上具有里程碑意义的中东之旅,引领中阿、中海和中沙关系迈进全面深化发展的新时代。
2天3夜时间里,习近平主席出席首届中阿、中海峰会并对沙特进行国事访问,同近20位阿拉伯国家领导人举行双边会见。这是新中国成立以来我国对阿拉伯世界规模最大、规格最高的一次外交行动,是党的二十大后中国特色大国外交又一轮成功实践。国内外舆论高度关注、持续热议此访,普遍认为习近平主席出席中阿、中海、中沙领导人“三环峰会”,是中国外交的又一重大创举,体现了中阿双方面对全球挑战加强团结协作的战略抉择,谱写了中阿关系崭新的历史篇章,必将对国际格局和地区形势产生深远影响。
一、并肩携手,构建中阿命运共同体
王毅说,阿拉伯世界是古老文明,资源富集、底蕴深厚,既饱经沧桑忧患,又孕育着潜力希望。阿拉伯国家也是最早实现民族觉醒、联合自强的国家群体之一,阿盟在世界政治、经济、文明版图中始终占据重要地位。长期以来,中国和阿拉伯两大文明在亚洲大陆两端相映生辉,双方在丝绸古道中相知相交,在民族解放斗争中患难与共,在经济全球化浪潮中合作共赢,在国际风云变幻中坚守道义,书写了东西交融、互学互鉴、互帮互助的佳话。近年来,中国向西开放的大趋势同阿拉伯国家向东发展的新潮流相向而行、彼此呼应。相似的历史遭遇、相同的发展梦想、相互的信任支持,使中阿双方更坚定走到了一起。中方在此访前权威发布《新时代的中阿合作报告》,全面、生动反映了中阿进一步深化团结合作、携手共同发展的强烈愿望,双方举行首次中阿峰会水到渠成、正逢其时。
习近平主席在首届中阿峰会上发表重要讲话,回顾双方源远流长的友好交往史,提炼跨越千年、历久弥坚的中阿友好精神,指出守望相助是中阿友好的鲜明特征,平等互利是中阿友好的不竭动力,包容互鉴是中阿友好的价值取向。习近平主席着眼时代发展和形势变化,提出构建更加紧密的中阿命运共同体,强调双方要坚持独立自主,维护共同利益;聚焦经济发展,促进合作共赢;维护地区和平,实现共同安全;加强文明交流,增进理解信任。习近平主席提出,中方将同阿方一道推进“八大共同行动”,涵盖支持发展、粮食安全、卫生健康、绿色创新、能源安全、文明对话、青年成才、安全稳定诸多领域,充实完善了中阿务实合作的四梁八柱。
习近平主席在峰会上提出的重要主张为中阿命运共同体建设规划了前进路径,对新时代中阿关系发展做出了顶层设计,顺应双方共同意愿和需要,得到与会各方领导人的积极热烈响应。他们表示,阿中友好关系建立在相互尊重、平等合作、互利共赢的基础上,阿方高度重视中国取得的伟大发展成就和在国际上发挥的重要作用,深化阿中战略伙伴关系,有利于更好实现公平正义、维护世界和平与发展,有利于实现阿中人民共同诉求。
中阿双方发表《首届中阿峰会利雅得宣言》,一致同意全力构建面向新时代的中阿命运共同体,加强中阿团结协作,助力各自民族复兴,促进地区和平发展,维护国际公平正义,为构建人类命运共同体贡献力量。双方商定要通过中阿合作论坛框架下各项机制深化中阿各领域合作,合力应对共同发展挑战。双方将就涉及彼此核心利益和重大关切的问题保持相互支持,在各类国际场合就共同关心的国际问题加强团结。双方还倡导开展文明对话交流,维护世界文明多样性,摒弃对特定文明的歧视与偏见,反对“文明冲突论”。《宣言》在涉台、涉港、涉疆等问题上强调坚持一个中国原则、支持中国的立场和关切,并充分吸纳共建“一带一路”、全球发展倡议、全球安全倡议、弘扬全人类共同价值等中方重大倡议主张。峰会发表《中华人民共和国和阿拉伯国家全面合作规划纲要》和《深化面向和平与发展的中阿战略伙伴关系文件》,中方有关部门同阿方以及阿盟秘书处还在共建“一带一路”、能源、粮食、投资、绿色、安全、航天等领域签署达成了多项合作文件。这些累累硕果汇聚了中阿在双方关系发展以及重大地区和国际问题上的战略共识,昭示着未来合作的巨大潜力和广阔前景。
王毅说,中国和阿拉伯国家人口约占世界人口总数的四分之一,作为发展中国家重要成员、国际舞台上重要力量和两大文明,中阿召开首届峰会,具有超越双边和地区范畴的重大国际意义和深远历史影响,充分说明不同地区、不同文化、不同社会制度的国家完全可以相互包容借鉴、共同发展繁荣。在世界百年未有之大变局中,中阿携手构建命运共同体,必将为人类维护和平、促进发展、坚守正义、追求进步注入巨大积极能量。
二、勠力同心,擘画中海合作大格局
王毅说,海湾合作委员会是中东海湾最具活力的地区组织,是联通亚非欧的地缘枢纽、供应世界经济的能源宝库、发展高新产业的沃土,在国际和地区舞台上发挥着重要作用。中海关系既古老又年轻,走在我国同阿拉伯国家关系前列。中国同海合会国家有着近两千年友好交往历史。1981年海合会成立后,中国即同海合会建立联系。40余年来,海合会国家坚持对华友好,在涉及中国核心利益问题上始终坚定支持中方,也是中国重要能源、经贸合作伙伴。在当前国际能源资源被政治化、工具化趋势下,海合会国家坚持战略自主,同中国一道致力于维护国际能源市场稳定,实现合作共赢,中海关系的战略内涵进一步彰显。
此次峰会是我国同海合会国家领导人首次齐聚一堂。习近平主席发表重要讲话,从团结、发展、安全、文明四个方面精辟阐释如何建立中海战略伙伴关系,强调中海要做共促团结的伙伴、共谋发展的伙伴、共筑安全的伙伴、共兴文明的伙伴。习近平主席提出未来3到5年中海合作五大重点领域:一是构建能源立体合作新格局,中国将继续从海合会国家稳定、大量进口原油,扩大进口液化天然气,加强油气上游开发、工程服务、储运炼化合作以及清洁低碳能源技术等合作;二是推动金融投资合作新进展,双方将成立共同投资联合会,研究举办中海产业和投资合作论坛,开展本币互换合作;三是拓展创新科技合作新领域,双方将加强5G和6G技术合作,围绕跨境电商合作和通信网络建设等领域实施数字经济项目;四是实现航天太空合作新突破,在遥感和通信卫星、空间应用、航天基础设施等领域开展一系列合作项目,研究成立中海联合月球和深空探测中心等;五是打造语言文化合作新亮点,中国将同300所海合会国家大中小学合作开展中文教育,同海合会国家合作设立300个中文智慧教室,提供3000个“汉语桥”夏(冬)令营名额,建立中文学习测试中心和网络中文课堂等。这五大领域充分体现了中海关系的深度和广度,将进一步推动双方合作全面提升,实现跨越式发展。
习近平主席的讲话真诚务实、掷地有声,进一步夯实了中海政治互信,深化了中海利益融合,巩固了海合会国家发展对华关系的决心和信心。海合会国家领导人一致表示,海中双方理念相通、观点相近,彼此关系充分体现了相互理解、相互信任、合作共赢。海方坚信,中国持续繁荣发展将为世界创造更多机遇,海合会国家都希望加强对华合作,推动开展更加公正合理的全球治理,为促进地区和平与发展作出积极贡献。
中国同海合会国家领导人发表《中海峰会联合声明》,宣布加强中海建立起来的战略伙伴关系,体现了中国同海合会国家的政治互信和深厚情谊,绘就了中国同海合会国家务实合作发展蓝图,增进了中国同海合会国家在重大国际和地区问题上的共识,成为中海关系未来发展的行动指南。峰会还发表《中海战略对话2023年至2027年行动计划》,就未来5年中海在政治、经贸、能源、文化和旅游、教育、科技等领域合作作出规划。
三、继往开来,再创中沙关系新局面
沙特是重要阿拉伯和伊斯兰国家,是世界能源大国和二十国集团中唯一的阿拉伯国家。2016年,习近平主席对沙特进行国事访问期间,同萨勒曼国王共同宣布建立中沙全面战略伙伴关系。习近平主席时隔6年再次对沙特进行国事访问,受到沙方高度重视和高规格接待。习近平主席专机抵达时,沙方派出4架战机护航和6架“沙特之鹰”礼宾护卫机伴飞。萨勒曼国王同习近平主席会见并亲自签署首份《中沙全面战略伙伴关系协议》。穆罕默德王储代表萨勒曼国王在王宫举行隆重欢迎仪式,陪同出席苏欧德国王大学授予习近平主席荣誉博士学位仪式。当天,《利雅得报》头版配多张照片刊登习近平主席署名文章。
习近平主席同萨勒曼国王和穆罕默德王储的会晤气氛热烈、深入友好。习近平主席指出,中方视沙特为多极化世界中的重要力量。面对国际和地区形势深刻复杂演变,中沙关系的战略性和全局性更加凸显。中方把发展同沙特关系置于外交全局尤其是中东外交的优先方向,愿同沙方在实现民族振兴的道路上携手前进,推动中沙全面战略伙伴关系得到更大发展。萨勒曼国王表示,近年来,沙中两国战略对接和各领域合作都取得良好进展,双方在诸多问题上拥有重要共识,中方的利益也就是沙方的利益。穆罕默德王储表示,沙特是中国在中东地区的全面战略合作伙伴,沙方坚定支持中方为去极端化采取的措施和努力,欢迎更多中国企业积极参与沙特工业化进程,相信习近平主席此访必将成为沙中关系史上的重要里程碑,更好造福两国人民,更好实现两国共同发展和繁荣。
此访达成一系列重要共识,取得丰硕成果。双方商定每两年在两国轮流举行一次元首会晤,同意将中沙高级别联合委员会牵头人级别提升至总理级。从延布炼厂到古雷乙烯石化项目,从吉赞产业集聚区到红海公用基础设施项目,从5G通信到合作探月,中沙合作阔步前行,重大项目顺利推进。此访期间,两国领导人一致同意对接共建“一带一路”倡议同沙特“2030愿景”,双方发表联合声明,签署20份合作成果文件,覆盖共建“一带一路”、能源、投资、司法、教育、新闻等领域。值得一提的是,人文领域是中沙合作的新亮点。目前沙特已有4所大学开设中文专业,8所中小学开设中文选修课。不久前,100多名沙特中文学习者用中文给习近平主席写信,表达他们对中文的热爱。习近平主席复信亲切鼓励沙特青年与中国青年增进相互理解、发展长久友谊。此访期间,中沙领导人一致同意继续加强两国中文和阿拉伯语教学,增进人民相知相亲。
王毅说,习近平主席此次访沙,是党的二十大胜利召开后我国最高领导人首次访问中东地区国家,不仅迈上了中沙关系发展的全新阶段,也树立了我同阿拉伯国家相互尊重、平等相待、合作共赢的标杆,将为推动构建人类命运共同体和新型国际关系产生积极的示范效应。
四、重情尚义,壮大阿拉伯世界朋友圈
王毅说,习近平主席在利雅得出席峰会和国事访问期间,密集同近20位阿拉伯国家领导人双边会见,共叙友谊、共话互信、共商合作、共论天下,彰显了大党大国领导人讲信义、重情义、扬正义、树道义的外交风范。
习近平主席回应各方关注和期待,积极宣介中共二十大精神,阐释中国式现代化道路、中国外交政策宗旨,强调中方将坚定奉行互利共赢的开放战略,以中国新发展为包括阿拉伯国家在内的各国提供新机遇,对外发出中国大政方针保持延续性和稳定性的清晰、积极信号。
习近平主席支持各国走符合本国国情的发展道路,把前途命运紧紧掌握在自己手中,维护好各国的主权、安全、发展利益,坚决反对外部势力干涉内政。这些表态发自肺腑,情真意切,道出了中国同阿拉伯国家的一致心声。正因为历史上饱受外部干预之苦,阿拉伯国家才对实现独立自主更加渴望、倍加珍惜,这也成为广大发展中国家团结凝聚在一起的最有力共识和最鲜明旗帜。
巴勒斯坦问题牵动中东和平稳定,关乎国际公平正义,是阿拉伯、伊斯兰世界最关心的地区热点。习近平主席对此高度重视,已连续十年向联合国“声援巴勒斯坦人民国际日”纪念大会致贺电。出席中阿峰会期间,习近平主席重申中方坚定支持巴勒斯坦独立建国,支持巴勒斯坦成为联合国正式会员国,将继续向巴方提供人道主义援助。习近平主席同巴勒斯坦总统阿巴斯举行会见,表示中方坚定不移支持巴勒斯坦人民恢复民族合法权利的正义事业,始终同巴勒斯坦人民站在一起,将继续为推动巴勒斯坦问题早日得到公正持久解决不懈努力。阿巴斯表示,中国是巴勒斯坦真诚和可信赖的朋友,在政治、经济、道义等各方面均给予巴方全面、无条件支持,全体巴勒斯坦人民都对中国人民怀有诚挚感情,并为此深感自豪。
各国领导人祝贺中共二十大成功召开,祝贺习近平主席再次当选中共中央总书记。各方均重申坚定恪守一个中国原则,坚定支持中方维护自身核心利益,将始终坚定同中国站在一起。很多领导人表示,中方在国际场合秉持的立场正义公道,提出的倡议充满人文关怀和先进理念,推出的重大举措有利于世界和平安全和各国共同发展,阿拉伯国家理所当然要积极支持参与。
事实证明,中国立天下之正位,行人类之大道,不搞地缘政治的小圈子,不打地缘私利的小算盘,对阿拉伯国家以心相交、以义为先,受到地区国家的真心支持和广泛欢迎。多位领导人表示,对华友好合作没有上限。国际舆论也评称,中阿相互尊重、互不干涉内政,共同反对霸权强权,反对搞意识形态对抗,这是中阿双方最重要的共识、中阿关系最宝贵的财富。中国和阿拉伯国家合作不是为了填补“势力真空”,而是基于共同利益并肩同行。中国已同几乎所有阿拉伯国家及阿盟都签署共建“一带一路”合作文件。全球发展倡议和全球安全倡议在中东地区广受好评。习近平主席此次中东之行受到热烈欢迎和广泛认同,预示着世界多极化已成为不可阻挡的必然趋势。
王毅说,从撒马尔罕上合组织成员国元首理事会会议,到巴厘岛、曼谷二十国集团领导人峰会和亚太经合组织领导人非正式会议,再到此次利雅得的中阿峰会、中海峰会,回答时代之问,发出中国声音,开展峰会外交,已成为中国元首外交的新常态。习近平主席在二十大前后三次出访期间,累计同40多个国家领导人双边会见,付出了辛劳,增进了互信、推动了合作、收获了友谊。“德不孤,必有邻。”中国的朋友圈越来越广,新朋友越来越多,老朋友越来越铁。
王毅最后说,习近平主席中东之行实现了今年元首外交的成功收官。在新时代十年伟大变革中,习近平主席洞察时代发展进步潮流,回应世界各国人民普遍关切,为人类面临的共同问题提出解决方案,为变乱交织的世界指明前行方向,充分体现了大国领袖的远大抱负和世界胸怀。在习近平总书记亲自谋划和引领推进下,中国特色大国外交在全球变局中不断开创新局,取得了全方位、开创性成就。明年是全面贯彻党的二十大精神的开局之年。九万里风鹏正举。我们将更加紧密团结在以习近平同志为核心的党中央周围,深学笃行习近平新时代中国特色社会主义思想特别是习近平外交思想,自信自立、胸怀天下,敢于斗争、善于斗争,知难而进、迎难而上,坚持维护世界和平、促进共同发展的外交政策宗旨,为夺取全面建设社会主义现代化国家新胜利、谱写构建人类命运共同体新篇章而不懈奋斗!