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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）

国际油价走低、原油系期货飘绿，为何汽柴油价格仍上调******

　　国家发改委2月3日傍晚发布消息，根据近期国际市场油价变化情况，按照现行成品油价格形成机制，自2月3日24时起，国内汽、柴油价格(标准品)每吨分别提高210元和200元。

　　折升价，上述调幅对应92号汽油上调0.16元，95号汽油和0号柴油均上调0.17元。据大宗商品资讯机构卓创资讯测算，以油箱容量在50L的家用轿车为例，加满一箱92号汽油将较之前多花8元，95号汽油多花8.5元。油耗方面，以月跑2000公里，百公里油耗在8L的小型私家车为例，到下次调价窗口开启(2月17日24时)之前的时间内，消费者用油成本将增加12元左右。物流行业，以月跑10000公里，百公里油耗在38L的重型卡车为例，在下次调价窗口开启前，单辆车的燃油成本将增加301元左右。

　　经澎湃新闻计算，进入2023年以来，成品油调价经历“二涨一跌”。涨跌互抵后，年内汽油、柴油价格分别上涨255元/吨、245元/吨，对应每升92号汽油、95号汽油及0号柴油上涨0.20元左右。国内大多数地区92号汽油零售限价处于7.5-7.9元/升区间。

　　国际原油期货方面，截至2月2日收盘，2023年3月交货的WTI原油期货下跌0.53美元/桶(-0.69%)，结算价报75.88美元/桶；2023年4月交货的布伦特原油期货下跌0.67美元/桶(-0.81%)，结算价报82.17美元/桶。3日，国际油价显著下跌。自2月以来，油价震荡走低。

　　调价当天，在国内商品期市表现上，原油系品种飘绿。2月3日日间盘收盘，国内商品期货主力合约多数收跌。截至当天15时，燃油主力合约领跌期市，跌超3%，低硫燃料油跌超2%。上海国际能源交易中心日间盘原油期货合约低位震荡，国内原油期货主力2303合约开盘531.7元，截至日间收盘，收报531.9元，跌1.92%或10.4元；结算价为532.0元。

　　这看起来似乎是矛盾的。为什么会出现国际油价走低、原油系期货飘绿的同时，本轮调价窗口汽柴油价格却上调？其实，这是由国内成品油价格调整机制决定的。

　　按照《石油价格管理办法》有关规定，国内汽、柴油最高零售价格根据国际市场原油价格变化情况，每10个工作日调整一次。每次价格如何调整主要看调价前10个工作日国际油价平均值与再之前10个工作日平均值的比较情况，不是简单由调价前几天国际油价变动决定。从这轮计价周期的原油变化率看，国际原油价格呈现先扬后抑趋势，但整体价格走高。

　　金联创能源分析师王延婷表示，中国优化疫情防控政策后，出入境管控进一步放松，市场对中国能源需求预期乐观。另外，EIA将2023年全球原油需求增速预期上调5万桶/日至105万桶/日，再考虑到对俄罗斯石油制裁加码，对燃料供应减少的担忧增加。能源需求前景有所改善与供应减少担忧共同提振油价持续反弹。后期虽然因炼油需求疲软和出口低迷，美国原油库存增加，以及在欧洲央行与英国央行货币政策公布前，市场心态趋于谨慎，对原油价格形成打压，但原油整体均价依然上涨明显。

　　从历史调价数据看，成品油调价与国际油价走势并非“跟涨不跟跌”。此前也多次出现过调价日之前国际油价大幅上涨，但当期国内成品油价格却下调的情况。例如，2021年12月17日是调价日，之前2个工作日国际油价连续上涨，但当期国内汽、柴油价格每吨分别下调130元、125元。据澎湃新闻不完全统计，2021年7月26日、3月31日，2020年9月18日等调价日均出现过类似情况。

　　隆众资讯原油分析师李彦认为，以当前的国际原油价格水平计算，下一轮成品油调价开局将呈现下跌的趋势。目前来看，欧美经济衰退忧虑仍在延续，俄罗斯实际供应没有出现显著下滑，预计下一轮成品油调价下调的概率较大。

　　卓创资讯成品油分析师王雪琴称，美联储加息放缓符合市场预期，但全球央行紧缩货币政策不变，依然对国际油价形成利空压制。另一方面，欧佩克+维持现有产量政策不变，在一定程度上对油市底部支撑明显。短期国际油价单边推涨的压力依然较大，油价有望延续波动行情。新一轮调价以下调预期开场。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）