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）

国足帅位,为何如此“难产”******

　　主帅迟迟难敲定，“土洋结合”成备选

　　国足帅位，为何如此“难产”

　　2月4日，是二十四节气之首的立春，意味着进入风和日暖、万物生长的春季。在冬季蛰伏的中国足球，也逐渐“复苏”。泰山队确认即将重新集结，国奥队、亚运队敲定集训计划，不论是俱乐部还是国字号球队层面，新的备战计划已然启动。

　　在一片进展有序的气象中，国足迟迟未能敲定新帅，显得是那么格格不入。1日，国足3月份与新西兰队的两场热身赛得到了官方确认。但距离热身赛还有一个半月的时间，国家队谁执牛耳，仍然悬而未决。

　　主帅人选迟难定夺

　　自12强赛出局至今，国足已经“消失了”近1年的时间。

　　本月1日，国足终于更新消息，球队将于3月23日和26日与新西兰国家队进行两场热身赛。时隔三年半，国足终于再次得到了国际A级友谊赛的比赛机会。

　　在此之间，国字号梯队也频繁有消息传来。春节之前，U20国家队就已经敲定集训人选，并赴迪拜进行了拉练。其间，球队进行了5场热身赛，成绩为1胜2平2负。2月2日，球队离开迪拜，赴克罗地亚进行第二阶段的拉练。

　　春节之后，U23国奥队和U24亚运队的集训名单相继出炉，分别由成耀东和扬科维奇带队。今年，这两支球队任务不少。不论是奥运会预选赛还是第19届亚运会，都需要认真对待。

　　相比之下，国足主帅的帅印归属，显得格外“难产”。虽然世预赛36强赛要11月才开打，但帅位迟迟没有归属，还是会给国家队和各俱乐部带来一些麻烦。

　　目前国足进入新的世界杯备战周期，必然要经历换血，也必然有新鲜血液的补充。若主帅未能敲定，集训队阵容的确定也就无从谈起。同时，中超有望在4月开赛，各俱乐部迟迟未能确定谁将参加集训，也会给新赛季备战带来一定干扰。

　　此外，国足需要在3月到6月的国际比赛日热身赛中全力争取积分，以便在36强赛分组中获得一个较好的席位。

　　因此，包括与新西兰两场热身赛在内的每一场热身赛都需要认真对待。而国家队的备战，从哪一天开始都不算早，这更让主帅人选的确定显得紧迫。

　　选人为何如此艰难

　　不论是李铁接手里皮的帅位，还是李霄鹏担任国家队主帅，近几次国足换帅总是显得有些仓促。

　　相较而言，本次换帅留给足协的考虑时间较多，但受限于种种因素，候选者可考虑的范围却似乎并没有扩大多少。

　　据媒体此前报道，中国足协原计划选择一位业务能力突出、熟悉亚洲足球且能迅速上手的高水平外教。诸如奎罗斯、保罗·本托、斯托伊科维奇、奥拉罗尤、勒纳尔等率队参加卡塔尔世界杯或曾在中超、亚洲地区联赛执教的外籍教练均在候选之列。

　　不过，选帅并非足协一厢情愿的事。由于国足对于主帅的预算是年薪税后200万美金，这很难满足一些教练员的薪资需求。与此同时，中国足球目前大环境不佳，国足世界排名一再下滑，这也让一些追求执教成绩的外籍教练望而却步。

　　除自身因素外，国足选帅还面临着其他亚洲球队的竞争。就在不久前，越南队官宣特鲁西出任该队主帅。从资历上看，特鲁西曾长期在亚洲执教且成绩尚可。

　　不难想象，其他基本符合足协选帅要求的外籍教练，也有可能接过其他亚洲球队抛来的橄榄枝。国足选帅拖得越久，可选择的空间也就越少。

　　在这种情况下，足协或许应当适当放宽选人标准。例如，“熟悉亚洲足球且能迅速上手”这项要求，就遭到了外界的质疑。目前，国足的选帅已不再像此前几次那样以“救火”为目的，而是要从长计议，为新世界杯周期甚至更长远的发展规划打好基础。

　　作为一名高水平外教，即使对中国足球不甚熟悉，只要专业能力在线，熟悉国足、熟悉对手，也不是一件难事。

　　“土洋结合”或为临时选择

　　有人会问，既然洋帅难觅，为何不将目光放在本土名帅身上。土帅对中国足球的了解毋庸置疑，且开价绝不会超过足协的预算。问题就在于，以土帅的资质和能力，究竟能不能带领国足拿到应有的成绩。

　　每当选帅时，“土帅洋帅之争”就会成为热议的话题。支持洋帅的人认为，洋帅水平更高，可至今也只有米卢一位洋帅带领国足走进过世界杯。支持土帅的人认为，土帅更了解中国足球，可目前为止，土帅也没有拿出来太亮眼的成绩。

　　12强赛，李铁和李霄鹏各带队踢了半程比赛，最终国足1胜3平6负，积6分位列小组倒数第二。外界对这两位主帅能力的质疑，从来没有停息过。

　　值得一提的是，里皮辞职后，李铁、李霄鹏和王宝山三位“土帅”，成为了国足主帅的最佳候选。如今，两位代表着最高执教水平的本土主帅相继失利，又有哪位“土帅”能接过教鞭呢？

　　洋帅难寻，土帅又受到执教水平的质疑。在高不成低不就中，留给足协选帅的时间已经越来越少了。

　　有消息称，足协对新洋帅短时间无法到位的情况“早有预判”，因此不排除让现任主帅李霄鹏带队或安排扬科维奇“转岗”接手国足。或者，干脆“土洋结合”，让李霄鹏和扬科维奇共同执教国足。

　　当然，这大概率是新帅无法到位前的一个“备选”。

　　其实，“土洋结合”的模式在中超俱乐部中不少见，但对国家队而言却是全新的挑战。如果土洋结合的模式能取得成效，那最是皆大欢喜。

　　与此同时，若这样的模式不奏效，那这一“备选方案”需要尽早被放弃，避免在将就和妥协中浪费大好的备战时间，将国足拖进大赛临危换帅的又一次轮回。(记者季禹)

　　(来源：齐鲁晚报 2023年02月03日 A13版)