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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）
这省新设9所职业院校 专家：发展职业教育要讲究效能******
中新网北京2月3日电(记者 袁秀月)近日，河南省人民政府发布通知，新设立9所高等职业学校，引起广泛热议。近年来，我国职业教育迎来发展热潮，但与此同时，职业教育发展短板、外界偏见等问题也备受关注。
专家认为，河南新设9所职业院校，符合当地经济社会发展实际需求。但专家同时亦提醒，当前，发展职业教育一定要讲究效能，而不单单是把高职院校办起来。
网页截图河南新设9所高等职业学校
在校生规模均暂定为5000人
据河南省下发的通知显示，新设立的9所高校为南阳工艺美术职业学院、濮阳科技职业学院、商丘幼儿师范高等专科学校、周口理工职业学院、焦作新材料职业学院、开封职业学院、洛阳商业职业学院、郑州软件职业技术学院和郑州智能科技职业学院。
其中南阳工艺美术职业学院、濮阳科技职业学院、商丘幼儿师范高等专科学校、周口理工职业学院为新建公办专科层次高校，焦作新材料职业学院、开封职业学院、洛阳商业职业学院、郑州智能科技职业学院为新建民办非营利性专科层次高校，郑州软件职业技术学院为新建民办营利性专科层次高校。
9所高校在校生规模均暂定为5000人，每个学校设置4-5个专科专业，专业涉及宝玉石鉴定与加工、现代农业技术、学前教育、机电一体化技术、应用化工技术、大数据技术等等。
4所公办专科层次高校由当地市政府举办和管理，5所民办非营利性专科层次高校和民办营利性专科层次高校由企业或个人举办，9所高校均由河南省教育厅负责教育教学管理工作。
截图多地规划建设一批高水平高职学校
河南计划筹建25所左右高职院校
记者注意到，2022年12月，河南省教育厅就曾发文，对这9所高校“申报设置高等职业学校基本情况”进行公示。
据河南省教育厅发展规划处工作人员对媒体回应称，此系正常工作推进，过去两年间因“十四五”规划谋篇，审批项目有所累积，本次仅为集中公示，并无针对职校扩容的特别计划。
事实上，在去年的“奋进十四五 建功新时代”系列新闻发布会上，河南省教育厅相关负责人曾透露，河南全省现有高职院校99所，在校生138万人，但高职院校办学规模和布局结构还不能很好适应产业发展升级需求。“十四五”期间，河南将新建一批紧密对接产业的高职院校。
据媒体报道，“十四五”期间，河南省将筹建25所左右高职院校、5所左右职业本科院校和5所左右应用技术型本科学校，推动职业本科招生规模达到高职教育的10%。
近年来，多个省份都曾规划建设高水平高职学校。如河北提出，培育建设30所左右省域高水平高职学校，重点建设4所高水平高职学校和30个高水平专业群；湖南规划，争取在“十四五”期间，遴选建设30所左右高水平高职学校(含职业本科学校)、150个左右高水平专业群。
资料图：正在上实训课的高职院校学生。 湖南工业职院 供图专家：发展职业教育一定要讲究效能
中国教育科学研究院研究员储朝晖对中新网记者表示，经济社会发展离不开促就业，而职业教育是促进就业的重要途径之一，河南这9所职业院校的规划及发展，符合当地的经济社会发展实际需求。
另一方面，他认为，相对全国来说，河南在普通高等教育发展方面仍存在短板，在这种情况下，如何发挥自己的优势，把普通高等教育与职业高等教育发展协调起来，既解决当地的问题，又能在全国的教育发展中走向一个更平衡的状态，这是需要整体去考虑的。
近些年来，我国持续加大对于技能人才培养的政策扶持力度，职业教育发展迎来利好。但当下而言，仍有很多人对职业教育抱有偏见，如认为职业学院不能称之为“高校”，学技术没有出息等。
广东省机械技师学院教师、第44届世界技能大赛数控铣项目金牌得主杨登辉在接受中新网记者采访时曾提到，当前我国职业教育还存在一些不足，如有些职业学校传授的技能与社会需求脱节；技能人才缺乏专业的理论知识，想再上一个台阶很难；企业和职业学校的合作有待进一步加深等。
对此，储朝晖认为，从全国而言，职业教育在社会层面的认可度并不高，在此情形下，发展职业教育一定要讲究效能，而不单单是把高职院校办起来。效能主要体现在两方面，一是职业教育确实能给学生的成长发展发挥作用，即经过高职院校教育的学生，确实在优势潜能方向，包括技能操作、实践等层面有所成长。
另一方面，发展职业教育确实能对当地经济，甚至对更大范围内的经济发展发挥比较明显的作用。储朝晖解释，职业教育发展本身对经济成本的需求要高于普通教育，从这个角度来说，需要整体考虑当地职业教育发展与经济社会发展之间的关系。(完)
（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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