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）
东西问｜王素：汉字能从“汉字文化圈”迈向“地球村”吗？******
中新社北京12月13日电 题：汉字能从“汉字文化圈”迈向“地球村”吗？
——专访中国著名历史学者、汉语言文字研究专家王素
中新社记者 李京泽 高凯
每逢年终岁尾，海峡两岸和港澳地区、日本、韩国、马来西亚、新加坡等地的人们会精心选择年度汉字来反映一年来的世态百相。年度汉字评选活动成为惯例，汉字的魅力一次次显现，其蕴藏的文明密码越来越吸引世界的目光。
人们为何选择汉字进行年度总结？作为几大古老文字中唯一从未间断、一直沿用至今的文字，汉字的魅力从何而来？未来汉字能从“汉字文化圈”迈向“地球村”吗？中国著名历史学者、汉语言文字研究专家王素近日接受中新社“东西问”专访指出，每一个汉字都有丰富的文化内涵，看到汉字，就看到了文化，汉字早已从中国到了“汉字文化圈”，再从“汉字文化圈”大步迈向“地球村”，应该为期不远。
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：每年进入12月份，年度汉字开始在亚太多个国家和地区被陆续选出，评选活动受到普遍关注和欢迎。人们为何不约而同选择汉字进行年度总结？
王素：首先因为这些地方都属于“汉字文化圈”。二战后，日本东京学派第三代领军人物西嶋定生提出著名的“东亚世界论”，认为“东亚世界”是以中华文明的发生及发展为基轴形成的世界。该世界的构成含有汉字文化、儒教、律令制、佛教四要素。除中国外，东亚地区的日本、韩国、朝鲜、蒙古国，以及东南亚的马来西亚、新加坡、越南等国，都曾长期以汉字为交流工具，属于“汉字文化圈”。直至今日，这些国家仍是中华文化外延很重要的一部分。
不少国家和地区选择汉字进行年度总结，除了“汉字文化圈”因素外，还与当地生活着不少华人，或有大量华裔存在一定关系。汉字是中华文化的重要根脉，也是华人、华裔与中华故土联系的重要纽带。
“香港年度汉字评选2022”记者会，公布10个候选年度汉字。陈永诺 摄中新社记者：汉字的起源与发展，本身就是世界文明史上的一大奇迹。您认为汉字有怎样的特殊性？作为文化和文明载体，汉字有何重要的社会作用？
王素：汉字与拼音文字不同，俗称表意性方块字，确实有着从未间断的悠久历史。汉字的起源，一般认为来自原始的图画。每个汉字都有形、音、义三要素，字形排第一。所谓象形字，就是图画。
荷兰著名汉学家高罗佩在《悉昙：中国和日本梵语研究史》书中指出：中印文化传统不同，中国重文字，印度重声音。他认为中国文字重字形。
汉字的特殊性在于象形性和表意性。东汉许慎《说文解字·序》记“六书”排序：一曰指事，二曰象形，三曰形声，四曰会意，五曰转注，六曰假借。前四书属于造字法，后二书属于用字法。造字法的重点都在象形和表意。
“字由人──汉字创意集”展览在香港举办。陈永诺 摄 汉字的特殊性还在于字、词不分，只字可作单词，合成词可分单个字，一字多义，一词多义，作为文化和文明的载体，对于文化的憧憬和文明的升华，都有不可替代的社会作用。
譬如，杜甫在《春日忆李白》诗中写道：“清新庾开府，俊逸鲍参军。”庾信的诗，到底是清美新颖，还是清奇新艳？鲍照的诗，究竟是英俊飘逸，还是轻俊闲逸？什么诗算得上清新，什么诗算得上俊逸？实际都是只可意会，不可言传。而这种语境，对于人际沟通和群体交往都可承载一种可意会的社会作用。中华文化在这种语境中充满憧憬，中华文明在这种语境中获得升华。
由江西省博物馆与中国文字博物馆联合举办的《汉字——中国文字起源与发展》展览。刘占昆 摄中新社记者：汉字不仅是文化的载体，应如何理解汉字作为文明发展和传播的重要助推器作用？
王素：汉字在“汉字文化圈”所属国家和地区，读音或有不同，象形性和表意性没有变化。只要粗知汉字的造字原理，看图识字，因形辨义，就能进行交流。
从古至今，中国的对外交流一直存在“笔谈”的传统，在“汉字文化圈”所属的国家和地区，也有大量汉字“笔谈”文献。据研究，不仅有中日、中朝、中越、中琉的汉字“笔谈”文献，还有日本、朝鲜、越南、琉球之间的汉字“笔谈”文献，甚至还有朝鲜、琉球、越南三方的汉字“笔谈”文献。
晚清著名诗人、外交家、政治家黄遵宪，曾在与日本汉学家宫岛诚一郎“笔谈”后赋诗云：“舌难传语笔能通，笔舌澜翻意未穷。不作佉卢蟹行字，一堂酬唱喜同风。”这是“汉字文化圈”特有的人文交流景观。汉字对于文明发展和传播的重要助推器作用可以想见。
汉字顽强的生命力来自丰富的文化内涵。譬如“信”字，从人从言。《说文解字》说：“直言曰言。”又说：“信，诚也。”人言必须讲诚信，内心必须信守承诺。《论语·颜渊》记孔子曰：“自古皆有死，民无信不立。”对于“信”字的内涵，“汉字文化圈”是有共识的。
其实每一个汉字，都有这样丰富的文化内涵。看到汉字，就看到了文化；只要文化不绝，汉字就会永远向世界展现顽强的生命力。
古文“信”字。中新社记者：随着中国和世界的深度对话沟通，汉字也伴随着中华文化走向更为宽广的世界舞台。您如何看待汉字与其他语言文字的交流和相互影响？
王素：汉字的发展史，也是其逐步走向周边乃至世界的过程。历史上，“汉字文化圈”的形成主要在汉唐时期，前后经历了八百年。当时作为东亚最为先进的国家，中国有着开放包容的胸襟，周边邻国乐于学习汉字文化和儒家思想。
汉字要想走向更为宽广的世界舞台，首先必须规范汉字，使之能与世界接轨。此前中国进行过两次汉字简化改革。应该如何简化才能保留汉字的象形性和表意性、保护汉字丰富的文化内涵和顽强的生命力，这是一个需要不断探讨的重要课题。
中国文字博物馆外景。中国文字博物馆 供图中国学术巨匠饶宗颐晚年写了一部书，名为《符号·初文与字母：汉字树》，很值得一读。他认为：汉字与拼音文字实际都源自陶文符号，后来分道扬镳，拼音文字向语言化发展，汉字向文字化发展。这带来“语、文分离”：语言化导致楔形文字死亡，拉丁文被架空亦死亡；文字化终使汉字发展壮大，成为一棵大树，枝叶葰茂，风华独绝。
汉字与拼音文字原本同源异流，在相互交流中相互影响，是文字发展不可抗拒的大趋势。日本是使用外来语最多的国家。中国在改革开放后使用外来语汇也越来越多。地球是全人类共同的家园。中国要继续坚持改革开放，繁荣文化，发展经济，改善民生，增进中外互鉴，汉字早已从中国到了“汉字文化圈”，再从“汉字文化圈”大步迈向“地球村”，应该为期不远了。(完)
受访者简介：
王素，中国著名历史学者、汉语言文字研究专家。故宫博物院研究馆员、古文献研究所名誉所长。“全国古籍保护工作专家委员会”委员、“全国古籍整理出版规划领导小组”成员、“甲骨文等古文字研究与应用专家委员会”委员、“古文字与中华文明传承发展工程”专家委员会委员，“点校本‘二十四史’及《清史稿》修订工程”修纂委员会委员。主要从事中国古代史研究和出土文献整理研究，参加或主持的出土文献整理图书有《吐鲁番出土文书》《新中国出土墓志》《长沙东牌楼东汉简牍》《长沙走马楼三国吴简》《故宫博物院藏殷墟甲骨文》等。个人出版专著18部，发表论文、书评、杂撰等400余篇。
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