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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）

见证与死神搏斗瞬间 直击郑州ICU十二时辰******

　　2022年12月中下旬以来，河南各医院陆续迎来新冠患者重症救治高峰。

　　□大河报·豫视频记者 郑超 魏浩 李彬 任倩倩 龚振 林辉 文 医院供图

　　连轴转抢救病人、满负荷运转、千方百计扩充重症床位……2022年12月中下旬以来，河南各医院陆续迎来新冠患者重症救治高峰。据省卫健委最新数据，全省二级以上医院ICU重症床位从13635张扩充到21771张。

　　医疗机构内其他科室医务人员在进行培训后，支援呼吸科、感染科、重症科，重症救治医护人员数从26134人增加到33171人。重症高峰已至，医护人员迎来“防重症”的关键时期。ICU，如同一道生死之门，见证着一个又一个医患人员迎难而上、与死神搏斗的瞬间。在ICU的十二时辰，有哪些揪心时刻？又有哪些值得记录的画面？

　　子时23:00-01:00

　　“医护轻伤不下火线，病床也是一分钟不停歇地连轴转。”

　　河南省人民医院重症医学科总护士长朱世超说，从2022年12月中下旬开始，原本已接近满负荷运转的河南省人民医院中心ICU迎来了病人高峰，每个病区的床位数迅速扩充，又增设ICU六病区，医护人员争分夺秒与死神赛跑，抢救患者的生命。

　　丑时01:00-03:00

　　凌晨2点多，河南省人民医院重症医学科内暗化环境，关闭不需要的灯光，而值班的医护仍不能停下忙碌的脚步，彻夜不眠守护患者健康。

　　寅时3:00-05:00

　　凌晨3点半，河南省直第三人民医院急重症医学中心东院区ICU，一直在忙的医护人员才有空停下来歇一歇。

　　卯时05:00-07:00

　　清晨的阳光洒进病房，郑州大学第二附属医院ICU护士正在登记病人信息。该院从2022年12月初就迎来重症救治高峰，最多一天有15个病人入住，目前有69个患者在救治。

　　辰时07:00-09:00

　　8点，河南省直第三人民医院急重症医学中心东院区ICU，当班护士在给一名新冠感染重症患者喂饭。最近河南省中医院收治的病人，基本都是新冠感染的重症和危重症病人，70岁以上的占80%以上，大部分合并有糖尿病、高血压、冠心病、肾功能不全等基础病。

　　近期每天新入科4—6个病人，在院病人数24—29人，河南省中医院核定床位数24张，2022年12月上旬刚调整疫情防控措施的那段时间，每天新收治病患数量在10人左右。

　　巳时09:00-11:00

　　在郑州市中心医院ICU，6名医务人员齐力帮助俯卧位患者通气。

　　河南省人民医院重症医学科二病区护士王鲁在值夜班时，还收到一名94岁高龄的老奶奶赠予的诗词。这位老奶奶转出ICU的当天，再次赋诗一首向主管医生朱宁、病区护士长夏明以及全体医护人员表达感激之情——“行走如飞，来去匆匆。救死扶伤，大道通行。老树枯枝，借力更新。人才济济，祝我脱困。滴水之恩，涌泉相报。活着出去，设宴酬宾。”

　　郑州市心血管病医院（郑州市第七人民医院）综合重症监护室的医生，正在对患者进行床旁超声检查。临床医师通过该项检查快速、及时地监测病人病情的发展，进而指导患者的诊断和治疗。

　　10点，郑州市第一人民医院SICU主任孟鹏飞、护士长陈亚君及相关人员正在查房，针对每一名患者的病情，专家们都充分讨论，并制定精准的治疗方案。

　　午时11:00-13:00

　　河南省胸科医院呼吸病医院呼吸重症监护病房（RICU）主治医师庞晓倩，怀孕9个月了，仍然坚持在一线。

　　中午，她匆匆吃了碗泡面，又投入到新冠感染患者的救治中。河南省胸科医院呼吸病医院呼吸重症监护病房（RICU），另一位医生正准备吃个泡面凑合一下，结果突发抢救，紧急开展工作，没顾上吃泡面。

　　护士们忙碌地为患者吸痰、翻身、导尿以及配合各项抢救……

　　自2022年10月以来，郑州市第二人民医院重症医学科全体医护人员紧绷一根弦，时刻冲锋在一线。尤其是面对新冠感染患者的重症监护治疗，医护人员克服人员紧缺、各项任务繁重等困难，不分昼夜用实际行动守护患者生命健康。

　　11点多，郑州颐和医院ICU，护士为患者刮胡子。

　　未时13:00-15:00

　　郑州市中心医院ICU医生连续工作6个小时，忘记及时订饭，同事把自己的午饭给她分了点。

　　28岁的郑州仁济医院ICU护士张逸民，怀孕8个月仍在坚守。

　　申时15:00-17:00

　　“爸，每天早上护士都有给我们说您的恢复情况，也看到给您录的视频啦！您要加油啊！”

　　1月9日下午，河南省肿瘤医院重症医学科主管护师杜瑞云帮助患者通过手机视频和亲属“见面”。

　　在工作高饱和状态下，医护人员对患者无微不至的照护仍丝毫未减，每天都会为患者修剪指甲，为病情条件允许的患者洗头、刮胡子、修剪头发等。

　　“即使再忙，我们也尽量把人文关怀、护理细节做到极致，让患者在住院期间留下温暖的回忆。”河南省肿瘤医院重症医学科护士长尚晓辉说。

　　酉时17:00-15:00

　　18时，河南省中医院ICU，一名新冠感染重症老人大便干结，出现了腹痛腹胀的症状，护士正在用手帮助老人排便。

　　戌时19:00-21:00

　　郑州仁济医院ICU护士王卫红，连续工作20多个小时，因为常错过饭点，加上劳累，突发胃疼，不得不临时输液治疗。

　　亥时21:00-23:00

　　在黄河科技学院附属医院ICU，护士正在为新冠患者进行俯卧位通气和叩背排痰治疗。

　　深夜，ICU的患者已沉沉睡去，黄河科技学院附属医院ICU病区内的护士，正在密切观察患者病情和生命体征变化，并实时记录护理特护单。

　　感谢河南省胸科医院、河南省人民医院、河南省肿瘤医院、郑州市中心医院、郑州市第七人民医院、郑州市第二人民医院、黄河科技学院附属医院、河南省直第三人民医院、河南省中医院、郑州市第一人民医院、郑州大学第二附属医院、郑州仁济医院、郑州颐和医院为本次采访提供的宝贵素材。为了生命坚守ICU的每一个你，都值得拥有最热烈的赞美！

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）