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）

北京西城今年计划再新增义务教育学位1万个******

　　中新网北京1月6日电 (杜燕徐婧)2022年，北京市西城区共新增义务教育学位1万个。2023年，西城区将继续通过区域资源调整，区内外学位联动，推进学位保障工作，计划新增义务教育学位1万个。这是记者今天从北京市西城区两会上了解到的。

　　优质均衡发展迈出新步伐

　　北京市西城区委教育工委、区教委相关负责人介绍，2022年，北京市西城区围绕“巩固教育高原、打造教育高峰、做有温度的西城教育”的目标，守正创新，攻艰克难，团结奋进，在扩大优质资源供给、深入推进双减、加强教师队伍建设等方面取得明显成绩，优质均衡发展迈出新步伐。

　　2022年，北京市西城区共新增义务教育学位1万个。每个学区各增加2所初中学区派位学校，每个学区初中派位学校达到10所。

　　西城区启动19所“小而精”“小而美”特色学校建设，通过区领导联系学校、干部教师流动、教育教学质量提升、校园文化凝练、“大师营”等系列举措，推进这些规模较小的学校特色发展、高质量提升，构建美美与共、各具特色的教育生态，整体推动西城教育高水平优质均衡发展。

　　西城区启动“教师成长关爱工程”，涵盖四大方面16条举措，以广大教师最关心、最直接、最现实的问题为突破口，在提升师德素养、促进专业成长、创新激励机制、关爱身心发展等方面提出了一系列工作机制和有效措施。

　　在双减方面，通过推进作业质量提升工程、智学服务平台建设工程等，加强课堂教学研究，促进提质增效，丰富课后服务供给等，将双减工作进一步做深做实。同时，持续加强民办机构治理监管，防止问题反弹。

　　负责人表示，2023年，北京市西城区将进一步扩大优质教育资源覆盖面，继续通过区域资源调整，区内外学位联动，推进学位保障工作，计划新增义务教育学位1万个。

　　五育并举促进学生全面成长

　　北京市西城区将进一步实施“一校一案”，系统做好学校德育体系的建构，夯实德育工作的实效性。打造中小学一体化教师育德能力平台——“班主任节”，继续组织好“讲述育人故事”活动、区级优秀班主任、市级“紫禁杯”“我最喜爱的班主任”评选以及德育干部协作组交流等工作，加强德育队伍建设，提升全员育德水平。

　　西城区将通过开展“见字如面”、“西城区开学一课”等主题教育活动，培育学生的爱国情怀。

　　西城区将配齐劳动教育必修课专职教师，完善劳动教育评价体系，以劳动教育目标、内容要求为依据，将过程性评价和结果性评价结合起来，健全和完善学生劳动素养评价标准。同时，将全面加强和改进学校体育、美育工作。

　　全力打造“小而精”“小而美”学校

　　负责人表示，2023年，西城区将继续推进6所中学“小而精”和13所小学“小而美”工程，帮助学校全面提升教育教学环境和质量，实现内涵发展。积极开展多维度工作视导，通过专题研讨、校长论坛、学校展示等机会为学校“小而美”“小而精”建设提供展示平台。

　　北京市西城区教育部门将进一步加强调研，了解学校在“小而美”“小而精”项目上的建设需求，协调资源，帮助学校解决急难问题，实现学校高质量发展；加强精品意识，将项目建设与学校整体办学相结合，发挥学校内在驱动力，通过精品项目引领、学校全方位发力、教委全过程管理，推动学校发展迈上新的台阶，办老百姓满意的学校。

　　持续推进双减工作深入开展

　　西城区教育部门将进一步加强指导和服务，统筹各方力量，推进项目合作，为学校补充课后服务课程资源，丰富课后服务课程供给，提高课后服务质量。

　　各学校将进一步做好课堂教学提质增效。通过开展“课堂+作业+评价”的实践与研究，指导教师在课堂教学内容、教学方式、信息技术应用、课堂教学评价、作业设计等方面不断提升，全面提升课堂教学质量。通过加强校际间交流，达到智慧共享、共同提升。

　　全面提升教育信息化水平

　　西城区教育部门将重点推进西城区云课堂评价系统建设项目，完善校园教学智能设施和数据采集体系建设，实现区域教学过程性评价能力提升。完成线上作业平台、英语课堂互动教学、五育融合评价体系等重点项目建设。

　　北京市西城区将推进薄弱环节改造提升，增补完善各校校园信息化设施，包括校园有线网络、无线网络、电子班牌、数字广播、ip电话、直录播教室、英语听说教室基础环境。重点保障“小而美”“小而精”学校信息化环境提升。(完)

　　西城区将以点带面推进智慧校园建设，持续提升信息化服务教育教学能力。积极为各类教育信息化试点示范创造有利条件，重点抓好智联教室试点项目建设和“智慧校园”融合应用示范基地建设。(完)