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）
东西问丨田浩江：唐诗如何与歌剧等西方艺术碰撞交融？******
中新社纽约1月30日电 题：唐诗如何与歌剧等西方艺术碰撞交融？
——专访著名歌唱家、“唐诗的回响”音乐会艺术总监田浩江
中新社记者 王帆 廖攀
2023年伊始，一场“唐诗的回响”音乐会在美国费城和纽约上演，来自10个国家的15位歌唱家携手费城交响乐团，用中文演绎了以李白、杜甫、白居易等名家诗篇为基础创作的音乐作品，受到美中媒体的广泛关注。
唐诗如何与歌剧、交响乐等西方艺术碰撞交融？近日，“唐诗的回响”音乐会艺术总监、著名歌唱家田浩江接受中新社“东西问”独家专访，讲述了音乐会从作品征集到演出成型的背后故事以及他对艺术融合和文化交流的理解。
田浩江是首位与美国纽约大都会歌剧院签约长达20年的华人歌唱家，曾在40多个世界顶级歌剧院参演过1400多场歌剧，与帕瓦罗蒂、多明戈等有过多次合作，先后获丹佛大学终身成就奖、获曼哈顿音乐学院荣誉博士。田浩江认为，歌唱有一种力量，能潜移默化起到沟通的作用。不同文化应加强交流融合，这样世界才更充满希望。
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：唐诗音乐会为何在美国受到超出想象的欢迎？
田浩江：此次唐诗音乐会，是由世界著名的费城交响乐团演奏整场唐诗音乐作品，它不是一个孤立的表演艺术形式，而是综合性的。汇集中国唐诗的文学力量、现代音乐和多国歌唱家，这种综合性呈现出独特性。
2023年1月7日晚，2023“欢乐春节”《唐诗的回响：iSING! Suzhou和费城交响乐团中国新年音乐会》在纽约林肯中心爱丽丝·杜莉音乐厅上演。廖攀 摄中新社记者：唐诗是如何与歌剧等西方艺术碰撞交融的？
田浩江：唐诗是中国文学的高峰。在国内，大家从孩提时学习、背诵唐诗，这是文化的传承。说到融合，我当歌剧演员已经超过35年，最相信的就是歌唱。我唱了几十部歌剧，演出了1400多场。我认为，歌唱有一种力量，这种力量很难言语，它可以感动你。不管是意大利歌剧、德国歌剧、中国民谣还是中国现代歌剧，观众一分一秒都有感觉，会不知不觉地被吸引。唐诗音乐会的演员都是年轻的歌剧演员，只要是用心唱、唱得好听，歌唱就能让我们更好地感受彼此。这是一种沟通的力量。
我认为，西方的歌剧和中国的原创歌剧，都有成为经典的歌曲和音乐，这与音乐的丰富性、交响性、歌唱性有直接关系。此次唐诗音乐会不是简单的诗歌问题，而是一个完整的、有底蕴的艺术呈现问题。作曲家在创作时，把他们内心的感受赋予到作品中。来自多国的作曲家结合他们的历史知识，用现代音乐把对唐诗的感觉融进去。最后，我们的歌剧演员再把这种感觉表现出来。这是一种全新的综合性呈现。
歌唱家田浩江在位于纽约林肯中心附近的寓所，他身后的墙上挂满了他所饰演的歌剧角色剧照。廖攀 摄中新社记者：从作品征集到音乐会最终成型，您最大的感受是什么？此次演出，在演员、乐团等配置上有哪些考虑？
田浩江：我们的团队从组织国际作曲比赛开始，用了将近8个月的时间，选出一组来自6个国家的青年作曲家的唐诗谱曲。这是没有尝试过的项目，最终如何呈现、能否演出都充满未知。在2020年新冠疫情期间，西方的演出市场都关闭了，我们仍得到多方的大力支持。后来，多国歌唱家万里迢迢来到中国参加排练，唐诗音乐会先在国内进行了首演。时至今日，这个项目能够延续到纽约林肯中心的舞台上，可以说是经过了千山万水。这次15位独唱演员来自10个国家。做这个项目，要对唐诗有感情，要对呈现新的作品有追求。
乐团方面，此次美国演出，我们非常有幸能与著名的费城交响乐团合作。费城交响乐团演奏的每一个音，尤其是弦乐部分，都把作品提高了不止一个层次。他们演奏的水准，包括协调性和交响性，对于我们的歌唱家来说，是一种托举。
演出结束后该音乐会艺术总监田浩江与全体演职人员合影。廖攀 摄中新社记者：从一开始学习声乐表演，到参演歌剧，再到担任艺术总监，您对东西方艺术的感悟是多维度、多层次的。您怎样看待这种经历？在声乐领域，您觉得什么是好的艺术？
田浩江：对于一个歌唱家来说，经历对歌唱的影响是不容置喙的。一个人的经历不光是在舞台上、在音乐学院里，而是跟他人生的种种遭遇有直接关系。经历得越多，对喜怒哀乐的领悟会更丰富、深刻。你所经历的一切对你在台上塑造人物都有帮助。
任何一种声乐艺术实际上都有关联性，不能把它们隔开。搞声乐艺术的人，对歌唱、音乐形式一定要有宽阔的视野。我自己是一个歌剧演员，我也喜欢流行音乐、爵士乐、民谣等。对我来说，好的艺术是要好听、感人，这两点极为重要。
中新社记者：唐诗音乐会是否会去到其他国家？对于未来有什么计划或打算？
田浩江：据我所知，有观众在费城看完唐诗音乐会后，又追到纽约观看。可以说，美国这两场演出后，观众的反应超出了我的预期。唐诗音乐会值得去无数的地方演出。不过，未来是否能争取到投资，这个我也不知道。
一般来说，提到唐诗就会想到宋词，是继续做唐诗音乐会还是转向宋词或尝试民歌？这个问题我来问你。大家的期待对我们会有启发。
2023“欢乐春节”《唐诗的回响：iSING! Suzhou和费城交响乐团中国新年音乐会》的演出现场。廖攀 摄中新社记者：如何看待东西方文化之间的交流？在艺术创作和演绎方面，您觉得中国文化应该怎样与世界沟通？
田浩江：我认为，文化有包容性，不同文化之间的交流融合很重要，这样世界才更充满希望。就像艺术不可能停留在一个单音上，一定需要美好的和声和旋律。中国文化不是一种孤立的文化，一定会和世界上的其他文化融合起来。而且，文化本身有一种平等性，文化间的交流要自然地、从最美好的角度进行。
歌唱也会起到沟通的作用。通过不同的艺术形式去感受不同的文化，这就是一种很好的沟通方式。(完)
受访者简介：
歌唱家田浩江。廖攀 摄田浩江是首位与美国纽约大都会歌剧院签约长达20年的华人歌唱家，曾在40多个世界顶级歌剧院参演过1400多场歌剧，与帕瓦罗蒂、多明戈等有过多次合作，先后获丹佛大学终身成就奖、获曼哈顿音乐学院荣誉博士。
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