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）
课堂内外，他们用思想的力量凝心铸魂******
【新时代新征程新伟业】
课堂内外，他们用思想的力量凝心铸魂
——广大高校师生推动党的二十大精神“学起来”“讲起来”“用起来”
光明日报记者 周世祥 姚晓丹 刘博超
“通过邀请好友赛、双人赛、四人赛等形式，可以解锁答题勋章、抽取幸运奖品，以赛促学，形式灵活。在比赛过程中，不仅增进了同学间的友谊，更加深了对党的二十大报告和党章的理解。”靠着自己的实力“通关”后，北京理工大学外国语学院硕士研究生王禄玺表示。据悉，为引导广大青年学生深入学习党的二十大报告和党章，11月21日至12月30日，北理工面向全体学生开展“学习党的二十大精神”网络知识竞赛，引发了学生的广泛关注和参与。
“学起来”“讲起来”“用起来”……冬日的高校校园寒意袭人，但在教室里、广场上、党旗下、屏幕前，一次次“开讲了”点燃的是青春的热情，一次次“深入学”启迪的是智慧的头脑，投身科研、躬耕教学、精于专业建设，高校师生们用奋斗检验着学懂弄通的成果，将党的二十大报告中的真知灼见带入“双一流”建设和新时代教育高质量发展改革中，砥砺青春，踔厉奋发，勇毅前行，书写属于时代的新篇章。
“学起来” 直击理论热点，学懂弄通做实
5分钟，也许只是喝一杯水、看一篇新闻、聊两句家常的时间，在大学生活中可能很“碎片化”“不起眼”。但是在中国政法大学，5分钟可以上完一节有趣有益的“微党课”。
“最美课堂”获得者黄东，国际法学专家霍政欣，党史专家胡尚元、吴韵曦……这些“超豪华”的教师阵容共同组成了《法言微语二十大300秒微党课》，5分钟时间，一两个关键词，学校用“小而精”的微课堂带领师生学懂弄通党的二十大精神。
什么是中国式现代化？如何全面贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想？如何弘扬伟大建党精神？一个个重要的概念和知识点在老师们的讲述中深入浅出，潜移默化地让学生听懂、记住，筑牢思想根基。10月16日至今，中国政法大学党委组建二十大宣讲团，组织多次专题理论学习和宣讲，除了《法言微语二十大300秒微党课》之外，党的二十大“融宣讲”专栏，思政教师讲党课、“百场青春思政课”系列专题思政教育活动、青春讲师团“青椒思政小课堂”专场系列宣讲，“二十大和我的人生路”主题党团日活动等，共同组成了“融宣讲”格局，并充分利用文字、图片、视频等形式，线上线下相结合，打造校报、微信、微博、新闻网、社会媒体等各类媒体平台互联互通互动的融媒体矩阵，增强党的二十大精神宣传和理论学习的针对性、吸引力、实效性。
除了来自教师的讲述，中国政法大学还营造了朋辈间的“共同学习”“共同进步”氛围。在“扬帆正当时 是友亦为师”朋辈系列宣讲中，围绕学习宣传党的二十大精神，7位法大学子作为朋辈讲师，为同学们分享了他们个人独特的经历与成长的故事，把法学的基本理念融入个人成长的经历中，让同学们对党的二十大精神理解更透彻。
为了系统深入学好百年党史，北京理工大学机车学院硕士生邹雨初和“跨专业”团队小伙伴们最近致力的一件事，是把党史知识打造成一个知识图谱。
“运用深度学习捕捉数据方式、图谱化的呈现形式，我们提炼出来人物、事件、组织、旧址、文献这5类单元实体，通过把这5类单元实体进行整合，总结出了党史学习专业领域的14种相关关系，例如‘人物—事件’等等，并通过这一套单元实体、相关关系搭建出一个基础的自然语言处理的网络。我们用知识图谱加自然语言处理展现学习内容的方式，打造了‘知识图谱+党史’学习平台。”邹雨初表示，平台今后将向高校学生、文史领域爱好者研究者等敞开大门，将党史领域主观的“关系”数据化、可视化，搭建起知识之网，让党史学习教育的深度和广度得到拓展。
“讲起来” 强化精神指引，增强理想信念
除了“深入学”，各大高校近日也在以丰富多彩的形式，结合师生学习工作实际，开展参观、朗诵、答题等活动，将党的二十大精神传达好、领悟透。
在北京航空航天大学航空科学与工程学院，21级硕士生党支部开展联合主题党日活动，前往国家博物馆参观“人格的力量——中国共产党人的家国情怀”主题展览。170余件各个历史时期中国共产党党员的手稿、家信、遗书等珍贵文献以及各类实物，包括李大钊的《狱中自述》、何叔衡在长征出发前夕送给林伯渠的毛衣、方志敏嘱托胡逸民把手稿带出监狱的亲笔信、王继才夫妇在开山岛守岛时升起的国旗、钟南山赴武汉的高铁票等呈现在学生面前。
“每件展品都饱含中国共产党人不畏艰险、不惧牺牲、不懈奋斗的家国情怀，我们青年党员应该传承革命精神，汲取先辈们的人格力量，奋发有为，以‘赶考’的清醒和坚定答好新时代的答卷。”北航学生纷纷有感而发。
为迅速掀起学习宣传贯彻党的二十大精神热潮，激励广大师生凝心聚力，踔厉奋发，对外经贸大学举办了“喜庆二十大 建功新时代”主题朗诵大赛。主题朗诵以惠园诗社的诗《山村喜事》开场后，来自该校各分工会的19支参赛队伍倾情演出。《红船的方向》展现了对伟大建党精神的深情诠释，《我心中那面神圣的旗帜》凝聚起全体党员对党的赤诚，《月光下的中国》《亲爱的党》等朗诵更是以丰富多彩的形式表达着青年学子对祖国最深沉的热爱，与党同呼吸、共命运、心连心的真挚情感。
“诗歌朗诵会是一场生动有效的党课，也是一次别开生面的大思政课。各个学院、各个职能部门都把党的二十大新思想、新提法、新表述及时且深刻地表达出来，从党史、新中国史、改革开放史、社会主义发展史、中华民族发展史中汲取营养，给大家进行了一场深刻的思想教育。”对外经贸大学校长夏文斌说。
“把党的二十大精神学习与知识竞赛有机结合，可以使广大教师在挑战与竞答中深刻领会和把握党的二十大的精神实质和丰富内涵，既增强了建设社会主义现代化强国的理想信念，同时也明确了建功新时代、奋进新征程的行动指引。”北京理工大学马克思主义学院青年教师张虹谈道。11月21日至30日，学校面向全校教职员工，组织开展了“喜庆二十大 奋进新征程”线上知识竞赛，活动获得了教职员工的好评。
“用起来” 统筹三大战略，服务重大需求
党的二十大报告中统筹教育、科技、人才发展，科教兴国、人才强国、创新驱动发展战略，记者注意到，在不少高校，科研更立足于国家社会发展重大需求，攻关更具前沿性、引领性的课题项目；科技赋能育人以新的想象空间，让拔尖创新人才成长土壤更为肥沃。
汽车能在天上飞了？11月17日，北京理工大学、北京理工大学重庆创新中心、酷黑科技（北京）有限公司与重庆市联合发布了项昌乐院士团队研发的全球首款载人级两座智能分体式飞行汽车工程样车，可实现人员、货物空地转运的无缝衔接，具备更大的灵活性。飞行汽车技术负责人、机械与车辆学院副院长王伟达教授表示，党的二十大报告为科技工作者指明了前进方向，在科技强国、交通强国战略和未来立体交通装备重大需求指引下，团队加强“原创性引领性科技攻关”，工程样车研制与试验验证近期取得关键进展。下一步，团队将加快推进成果转化和示范运行，将科技创新书写在新型立体城市空间中。
学生对上课内容如果有问题，或者愿意深入学习，不用加好友，随时可以在线“@”老师；上课如有知识点没听懂，可以随时回看课程视频；检验学生上网课知识掌握情况，教师可“一键”生成题目，随时发起测试，方便快捷。这就是“延河课堂”上线后北理工师生们的真实体验。
“一是打破了物理空间限制，北理工不少研究生，有时需要外出参加一些科创比赛，可能就会错过一两节课程，运用延河课堂可以随时随地学习；二是破除了时间的限制，在考前复习时方便及时查漏补缺；三是PPT有实时投屏功能，即使坐在后排也不用担心PPT字小看不清、拍不到了。”邹雨初表示。
“今后，我们还将推动‘数字图谱’建设，比如高等数学，从最开始微积分到复变函数，是一串知识点，我们把知识点串起来，构成了属于这个科目的一张知识网。这个环节打通以后，学生们想学什么知识点、整体脉络如何，都可以看到，一目了然。对于教师而言，更能准确定位所教知识和学生已学内容、今后深造方向的关系，对课程的重点把握得更好；对于专业责任教授、教学管理部门来讲，可以更好了解到整个专业的毕业要求有无全面覆盖这些知识内容，进一步优化课程体系。”北京理工大学教务部副部长肖煊表示。
“北理工基于智联网技术框架重塑‘人机物环’关系，构建三维空间与时间及知识两个维度协同融合的‘五维教育’，全面构建全人化人才培养图谱，通过构建素养图谱、知识图谱、能力图谱、素质图谱，四谱合一，重塑教育生态、赋能教育教学，推动全人化人才培养在内容、手段、模式、体系等方面的综合变革。”校党委书记张军表示，“党的二十大之后，北理工还要继续建设好智能化教学管理与服务平台，利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合，推进数字化人才培养，把数字资源的静态势能转化为教育改革的强大动能。”
《光明日报》（ 2022年12月27日 07版）
