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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)

优衣库大中华区CMO吴品慧:发挥进博会溢出效应 扩大中国市场合作******

  【跨国企业在中国

  编者按:

  走进在华跨国企业,听外企老总谈“中国式现代化机遇”、释“经济全球化之道”。

  中新网11月7日电题:优衣库大中华区CMO吴品慧:发挥进博会溢出效应 扩大中国市场合作

  中新财经 左宇坤 石睿

  “进博会是一个非常好的平台和机遇,优衣库对中国很有信心,将持续投资。下一步除了以稳健的速度去开拓下沉市场,也将积极拥抱数字化,发挥进博会的溢出效应,扩大中国市场。”

  第五届中国国际进口博览会(以下简称“进博会”)期间,迅销集团全球执行董事、优衣库大中华区首席市场官(CMO)吴品慧接受中新财经记者专访时如是表示。

  今年是优衣库连续参加进博会的第三年。吴品慧表示,从进博会的早期参与者,到忠实的拥护者,优衣库连年参展体现出对中国市场的信心,也希望通过这一国家级平台不断寻找未来发展的机遇。

  访谈实录摘要如下:

  1、我们关注到,优衣库已经连续三年参展进博会,今年在进博会打造了千平米公园式展区,请您介绍一下,进博会给优衣库带来了哪些机会?

  吴品慧:我们一如既往地珍惜并且想利用好进博会这个平台。进博会强调创新、开放,这也非常契合我们“LifeWear服适人生”的品牌理念。我们希望通过艺术与科学相结合的面料与服饰设计,更好地展现商品的科技、时尚、品质、可持续。

  今年的进博会上,响应“新时代,共享未来”的主题,我们通过1000㎡的“LifePark明日乐境”沉浸式公园空间,打造科技·时尚·品质·可持续四大展区,360度沉浸式展示十大系列产品,为应对不断变化的自然及全球社会经济、节能减碳所需,赋能创造美好世界的新未来。同时,优衣库实体直播间首次入驻进博会现场,融合线上线下,希望把进博会展示的商品和体验更好分享给全国消费者。

  这三年,从各种巨型商品的展示,到针对中国顾客首发的商品,优衣库的许多新品都是在进博会首次亮相,然后在全国推广。受进博会平台的启发和溢出效应影响,我们能够更好地把科技融入展品、展品变成商品、商品变成爆品,继而针对中国的需求设计出更多元的创新产品,形成一个正向循环。

  进博会带来的机会远远不只是当下,更多的是在未来。我们可以针对中国市场提供更多好的意见和洞察,也能联动更多的全球品牌,多方共创、实现共赢。

  2、在中国深耕30余年之后,中国成为优衣库全球第二大市场,优衣库在中国经营有哪些成功之道?

  吴品慧:优衣库深耕中国三十年,作为中国纺织行业合作规模最大的跨国企业之一,不只是创造了产业链约百万个就业机会,也在助力“中国制造”向“中国质造”不断升级,走向世界。

  这三十年里,优衣库前十年是在携手本地供应商,打造供应链;后二十年我们开始进入零售,去做品牌、商品跟门店。这二十年里,优衣库长期稳扎稳打,至今已在全国范围内开设有接近900家门店,遍布200多个城市,且坚持所有门店都是直营店。同时,除了在一二线城市开店,我们也在下沉到三四线城市。

  优衣库一直很稳健地布局中国市场发展。这其实也源自优衣库创始人柳井正对中国市场的情感,他经常会和中国的供应商交谈,询问他们的一些建议和反馈,思想也跟着中国市场一起进化成长。

  3、如何看待优衣库在中国市场的前景?未来优衣库在中国的投资布局有什么规划?

  吴品慧:接下来,在实体的零售投资方面,优衣库将继续加码中国市场,保持每年80家到100家的速度开店。但更重要的是,跟随着中国近几年数字化发展,优衣库也在积极拓展这样的平台。

  从最早在互联网上开设第一家官方网络旗舰店,到这几年和社交平台、直播平台非常多的共创,优衣库和优质消费者们,通过服饰开创了新的生活方式和讯息沟通渠道。优衣库也借助中国数字化互联网的飞速发展,探索共赢模式,也把直播等中国的优秀经验引到全世界。

  可持续发展是当前一项重要议题。作为致力于全民化的服装品牌,优衣库希望通过商品创新更好地推进可持续发展。

  比如说,现在我们有些人会对空调过度依赖,这会造成过度的碳污染以及资源的耗损。优衣库希望通过快干、透气、吸汗的科技面料,让身体和自然更好地共存,通过减少对空调的依赖,减少对资源的消耗。

  这是我们倡导的一种新的生活方式。绿色的生活方式不一定是必须要买一件绿色商品,而是可以通过科技设计的运用去爱地球。优衣库也希望做到配合消费者生活,以及跟进市场与政策,去更好地进化。

  不管是过去的二、三十年还是未来,我们对中国很有信心,也会持续加大对中国市场的投资。希望通过品牌和商品的引领美好生活方式,与中国市场和消费者共同打造一个共生共赢、共创共续的美好未来。(完)

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