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）

数字经济推动中国式现代化的逻辑与路径******

　　作者：李卫东（北京交通大学经济管理学院教授）；陈镜宇（北京交通大学经济管理学院博士研究生）

　　党的二十大报告提出，“从现在起，中国共产党的中心任务就是团结带领全国各族人民全面建成社会主义现代化强国、实现第二个百年奋斗目标，以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴。”中国式现代化是人口规模巨大的现代化，是全体人民共同富裕的现代化，是物质文明和精神文明相协调的现代化，是人与自然和谐共生的现代化，是走和平发展道路的现代化。高质量发展是中国式现代化的本质要求之一。数字经济是高质量发展的新引擎，正以前所未有的速度、范围和影响，推动着生产方式、生活方式、治理方式发生深刻变革，不断促进公平和效率更加统一。因此，成功推进和拓展中国现代化，必须紧紧抓住数字经济发展机遇，必须坚持数字化创新引领发展，不断做强做优做大数字经济。新时代新征程背景下，更要深刻把握数字经济助力中国式现代化的理论逻辑和作用路径，全力推进“五个现代化”的有机统一。

　　以数据资源新禀赋重铸人口规模新红利

　　人口规模巨大的现代化是立足于中国基本国情提出的最能体现中国特色的现代化。在改革开放的40多年里，中国吸引了大量的外资投入，推动制造业快速发展，带动国民经济的繁荣增长。但随着发展的变化，这些人口红利正逐渐改变。新时期，中国庞大的人口规模如何重焕生机？数据新要素的出现为此提供了可能。数据要素具有边际报酬递增特性，体现为数据量越大，场景越丰富，数据使用价值就越高。而数据主要来源于人类活动。因此，占有全球18%人口的中国无疑具有世界其他国家不可比拟的数据资源优势，人口迎来了数字时代的新红利。数字经济助力人口规模巨大的现代化主要路径在于改善人口结构和提高人口素质。

　　在人口结构方面，数字技术的虚拟、开放、共享等特征有助于打破城乡之间的时空壁垒、信息壁垒、市场壁垒，促进要素资源在城乡之间更为自由地流动，为城镇化进程营造更好的环境条件。此外，数字经济为城市经济的发展创造了新的增长点，其巨大的创造效应催生了更多城市就业岗位，例如外卖员、滴滴司机、物流配送人员等，增加农村居民的转移意愿和就业供给。在人口素质方面，无论是数字核心产业本身，还是数字技术创新驱动传统产业转型升级，都对劳动力技能水平有更高的要求，其产生的“优胜劣汰”效应将倒逼全社会人力资本水平整体提升。城镇化水平的提高和人口素质的提高都是中国迈向现代化的一个重要标志。

　　以数字技术新优势增加共同富裕新机遇

　　全体人民共同富裕的现代化是扎根于社会主义本质提出的最能反映社会主义国家特色的现代化。共同富裕的重要一点是致富机会要相对均等。数字经济能够助力共同富裕的逻辑基点在于数字技术本质上是一种普惠性技术，这与社会主义本质紧密相关。数字经济依托其“互联互通、共建共享”的技术特征，在经济社会活动中形成了广泛的正外部性，有助于改善传统工业经济下低收入群体难以获得技术支持的劣势地位，增加低收入群体的致富机会。

　　于后富群体而言，首先，致富机会不均等往往受教育程度影响，后者则导致了个人知识学习和能力提升的机会不均等。数字技术与教育相结合衍生的新型教育资源和远程授课等新型教育方式，大幅改善了知识获取的公平性，促进了“教育致富”。自2010年以来，哈佛大学、耶鲁大学以及国内外高校已经陆续提供线上免费公开课程。其次，基于大数据和区块链技术的数字普惠金融构建了以信用取缔抵押的新金融体系，有效缓解了投融资双方的信息不对称，增加了广大中低收入群体和中小企业的获得借贷资金的机会，推动了“大众创新、万众创业”，促进了“创业致富”。再者，在数字经济背景下，各类社交网络平台空前发达，促进了“才华致富”。于先富群体而言，数字技术还有利于强化经济活动的时空关联性、产业关联性和主体关联性，能增强先富群体对后富群体的带动作用。对政府部门而言，数字技术应用于政府治理，有利于全方位地提高政府服务和监管的精细化和智能化，增强政府决策的合理性和科学性，健全完善政府在共同富裕中的体制保障作用。

　　以数字经济新形态提升中华文明新高度

　　物质文明与精神文明相协调的现代化是着力于解决中国主要矛盾的最能体现新时代中国特色社会主义的现代化。物质富足和精神富有是中国式现代化的根本要求。数字经济凭借其高效性和创新性的双重特征，能够推进物质文明和精神文明协同发展。物质文明方面，数据作为一种新的生产要素，其蕴含的信息价值优化了传统生产要素的组合方式，进一步释放了劳动生产力，提高了全要素生产率，加快了物质产出和物质财富的创造速度。就GDP增速而言，2021年中国数字经济规模达到45.5万亿元，同比名义增长16.2%，高于同期GDP名义增速3.4个百分点。精神文明方面，数字经济则有助于推动文化繁荣和基本公共服务改善。在文化领域，数字技术为系统化地记录、保存、继承广大民间文学和民间文艺提供了可能，同时也为中华文化的传播、普及、弘扬提供了更有力的方式。基于数字孪生、VR、AR等技术的数字文旅产业以其资源无限和时空无界的新特性，不仅解决了传统文旅的供需不均衡问题，更是带来了全新的沉浸式旅客体验，刺激了更多人对中国文化的认知兴趣，满足了人们对文化高质量发展的精神需求。在社会服务领域，以各类公共服务平台为主的数字基础设施建设和应用进一步提高了教育、医疗、卫生、交通等公共资源的供需匹配效率，促进了基本公共服务均等化、精准化和智能化，提高了民生保障水平和居民幸福度。在物质文明与精神文明匹配上，数字经济所具有的长尾效应特性使得广大消费者的个性化、差异化、多元化需求在最大化程度上得以满足，延展了人们的精神生活空间，提高了人们生活内容的多样性。

　　以数字命运共同体共创人类发展新道路

　　人与自然和谐共生的现代化与走和平发展道路的现代化是基于新时代背景的最能体现全人类发展诉求的两个现代化。环境保护及和平发展是全球现代化的共同特征。数字经济的先天优势更有利于打造绿色经济和共享经济。一方面，数字技术应用于能源生产和环境监测，能显著提高能源利用效率和环境监测效率，加强碳排放和环境污染的协同治理，从治理路径上缓解环境问题。更重要的是，5G、物联网、工业互联网等核心技术应用于新能源技术研发与应用，能大幅压缩研发成本和市场化进程，助力能源结构加速变革，从治理根源上解决环境问题。另一方面，数字经济背景下，国际贸易模式正在重塑，全球经济一体化趋势不断加强。数字技术通过简化交易流程和透明交易信息，大幅减少了国际贸易的交易周期和交易成本，推进跨境数字服务贸易的蓬勃发展，深化了各国在经济领域的分工和合作。更为深刻和长远的影响在于，以互联网为核心的数字经济的不断发展促进了世界各国和世界各国人民的距离日益缩短、关系日益亲近、文化日益交融，有助于增进交流与合作、减少对立和冲突，推动构建网络空间命运共同体和人类命运共同体，共创互利共赢的和平发展道路。