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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）

“舌尖上的罂粟壳”为何屡禁不绝？******

　　火锅、羊肉汤、卤制品成添加罂粟壳重灾区

　　“舌尖上的罂粟壳”为何屡禁不绝？

　　在火锅汤料、卤味熟食中添加罂粟壳，几乎已成为不少餐饮从业者为吸引顾客铤而走险的公开秘密。

　　2月1日，四川攀枝花市中级人民法院公布一起典型案例，米易县一家羊肉汤锅店主余某在羊肉汤里掺罂粟壳，将煮出来的羊肉卖给顾客食用。最终，法院以生产销售有毒有害食品罪，判处被告人余某有期徒刑十个月，缓刑一年。

　　记者梳理100余起案例发现，火锅、羊肉汤、卤制品等都是添加罂粟壳的重灾区。多数被告人供述称，加罂粟壳在食品中是为了“提味增鲜”“吸引顾客”。值得注意的是，大多数被告人系初犯，犯罪情节较轻，适用缓刑多。有专家曾发文指出，在食品中添加罂粟壳犯罪之所以泛滥，关键在于违法成本过低。

　　案例：

　　为了吸引更多顾客

　　羊肉汤锅加罂粟壳

　　40多岁的余某家住四川省米易县，他与妻子在当地经营一家羊肉汤锅店，主要售卖羊肉汤锅和羊肉米线等。2021年9月中旬，余某感觉身体不适，刚好店门口来了一位卖中草药的老人，他便叫老人配了两副中药。配完药后，老人告诉余某，在羊肉汤中加入罂粟壳，能够让羊肉汤和羊肉味道更加鲜美。

　　为了吸引更多顾客，他便花了30元钱，在老人那里购买了3颗罂粟壳。2021年9月21日晚，余某在准备煮羊肉的香料包时，把3颗罂粟壳搓碎后添加在料包里。次日早上，他把添加了罂粟壳的料包放在锅里和羊肉一起煮，然后给顾客食用。

　　后执法人员将余某售卖的羊肉汤查获并送检，检验出含吗啡143毫克/公斤，检测结论不合格。余某如实供述其在羊肉汤中添加罂粟壳的犯罪事实。

　　探因：

　　为何屡禁不止？

　　利益驱使、违法成本较低

　　据悉，罂粟壳属于国家公布的《食品中可能违法添加的非食品物质和易滥用的食品添加剂名单》中的物质，根据最高人民法院、最高人民检察院《关于办理危害食品安全刑事案件适用法律若干问题的解释》的规定，应当认定为有毒、有害的物质。

　　不容忽视的是，罂粟壳食用后或对人体产生危害。此前，有执法人员向记者介绍，罂粟壳是毒品原植物，里面含有可待因、吗啡等物质，如果长期食用的话，会造成人注意力和记忆力功能衰退，严重时可能对神经系统、消化系统造成损害，出现内分泌失调，甚至导致呼吸停止而死亡。

　　2021年5月，四川攀枝花市西区，一家羊肉米线店为了招徕顾客，连续两天将家中存放的罂粟壳粉，添加在羊肉汤内供消费者食用，有群众吃了米线之后尿液检测呈现阳性。

　　违法添加罂粟壳为何屡禁不止？归根结底是利益的驱使。记者梳理相关判例发现，多数犯罪嫌疑人的供述称，加罂粟壳在食品中是为了使其味道更好。他们之所以铤而走险添加罂粟壳，是因为听闻：“在食品中加入罂粟壳能增加食品的鲜味，甚至让人上瘾，增加回头客。”

　　2018年，《人民检察》发表的《在食品中添加罂粟壳犯罪问题实证分析——以40起案件数据为样本》指出，在食品中添加罂粟壳犯罪之所以泛滥，关键在于违法成本过低。司法实践中，由于“罂粟壳”案件缓刑适用率偏高，再加上判处的有期徒刑刑期有限，大大降低了行为人的惩罚成本。

　　成都商报－红星新闻记者 江龙

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）