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来源：佰富彩2023-10-06 17:48

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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）

东西问·镇馆之宝丨于颖：缂丝何以成为“织中之圣”？******

　　中新社上海1月15日电题：缂丝何以成为“织中之圣”？

　　——专访上海博物馆工艺研究部研究馆员于颖

　　作者王笈

　　缂是一种通经回纬的纺织工艺，沿古老的丝绸之路传入中原，遂有缂丝。缂丝因织造过程耗时费工，存世精品极为稀少，堪称“寸缂寸金”，被视为“织中之圣”。丝路西来之技，入中华丝艺，于江南之地，融会丹青之美，方成《莲塘乳鸭图》之缂丝巨制。

　　中国缂丝如何到达艺术巅峰？东西方缂织工艺有无往来交流？上海博物馆工艺研究部研究馆员于颖近日接受中新社“东西问”独家专访，对此进行深度解读。

　　现将访谈实录摘要如下：

　　中新社记者：缂丝为何被称为“织中之圣”？

　　于颖：缂丝织造过程耗时费工，每次穿梭只能织一点点局部，不像普通织造有一个通梭通纬的循环提花系统；缂丝织作对所用丝线的质量要求也很高。两者叠加，其成本就非常高，而且十分难得。另一方面，缂丝技法的自由度较高，在不限制织造时间的情况下，匠人自由创作时能最大限度发挥艺术潜质。经济价值与艺术价值俱高的双重性，使缂丝“织中之圣”的地位名副其实。

缂丝技艺。翟羽佳摄

　　目前在中国出土的缂丝实物最早来自唐代；据史料记载，唐末宋初，回鹘人在胡汉杂居地开始织作缂丝服饰。缂丝工艺进入中原后，官设专门织造缂丝的“克丝作”。起初缂织的缂丝图案接近装裱用的锦纹，纹样多为象征吉瑞的花鸟题材，通称“锦褾”。南、北宋过渡时期，出现了缂丝与书画相结合的创作思路，以书画为稿本创作缂丝，逐渐从图案纹样脱胎换骨至“缂丝画”。巅峰时期的缂丝画看上去与书画原稿难以区分，更有甚者栩栩如生、超越绘画。

　　作为上海博物馆的“镇馆之宝”之一，南宋朱克柔缂丝《莲塘乳鸭图》可视作缂丝画巅峰时期的艺术标杆。这幅缂丝画的艺术风格传袭宋代院体画派，色彩雅丽，丝缕细密适宜，展现了春夏间生趣盎然的莲塘之景，富有皇家气派。朱克柔是南宋缂丝画作的代表人物，其缂丝技法追求细腻、真实，将绘画领域宋代院体工笔花鸟构图及水墨画意融会贯通到缂丝中，所缂作品令人缂绘难分，在南宋缂丝画工艺中独一无二，被后世赞为“朱缂”法。

　　中新社记者：欧洲缂织物与中国缂丝相比有何不同之处？

　　于颖：缂织组织结构简单、容易上手，在古埃及、古希腊、古罗马都曾发现早期缂织物，出土过缂毛、缂棉、缂麻等不同材料的缂织实物。欧洲缂织工艺最繁盛的时期，必然要提及法国路易十四世在位期间，在皇室贵族的影响下，出现了“高布林”(Gobelins)和“博韦”(Beauvais)两家工坊，织造皇室贵族欣赏的缂织挂毯。当时的精品缂织挂毯主要用作宫殿的墙面装饰，多以油画为底稿，用色彩丰富的羊毛和蚕丝混合缂织，十分昂贵。

　　欧洲缂织物与中国缂丝的不同之处主要体现在：

　　纱线材质不同。欧洲缂织所用的纱线相对较粗，织物面积较大，常见的有纵3米、横5米的超大规格，一般作为宫廷殿堂的墙壁装饰，气势宏大，能够很好表达油画强烈的视觉冲击感，适合有距离的欣赏。中国缂丝因丝线本身纤细且强韧，可织作非常细腻的画面，尺幅相对较小，精工细作，即便是放在眼前欣赏也会觉得精美雅致，常见团扇、册页、立轴等书画样式。

　　织造手法不同。欧洲缂织画挂毯与中国缂丝画在织造时的主流上机方向不同，前者的织作方向与画面方向垂直，后者则是同一顺向的。

　　底稿风格不同。欧洲缂织物由几何、对称、古典主义发展而来的图案较多，讲究立体效果和色彩冲击感，以大型壁画、油画为风格对照作底稿，以宗教或宫廷生活为创作主题。中国缂丝的图案则以传统书画为主，特别是以院体画中的花鸟主题见长，也有少量人物和风景。

欧洲缂织挂毯使用。受访者供图

　　中新社记者：东西方缂织工艺有无往来交流？

　　于颖：路易十四世在位期间，欧洲盛行“中国风”，东西方在缂织领域确实存在相互影响。当时欧洲缂织用丝很贵，主要还是用精细羊毛、金属线等当地特产的高端纺织材料，在此基础上加入蚕丝线。因为丝不仅昂贵，还有漂亮的“丝光”，所缂画面会随光线变化显得柔光闪闪、优雅迷人。法国贵族很重视丝在挂毯中的使用，用丝线缂织需要突显出富丽堂皇的宫廷气质的重点部位，也有在人物、动物的点睛之处用丝，更能表现出眉目传情的逼真效果。

　　“博韦”生产的《中国皇帝的故事》主题系列挂毯，除了羊毛和金属线，也可看到丝线的痕迹。挂毯画面多半是想象出来的，绘稿之人以大量的龙为纹饰，应知道中国皇帝以龙为象征，但用的却是欧洲龙的样式；人物服饰纹饰有仙鹤等中国祥瑞纹样，帽子、仪仗伞的样式亦可看到中国元素。此系列挂毯在1690年一经推出就受到追捧，一直生产到1731年方才停止，畅销40年之久。

“博韦”缂织挂毯厂生产的《中国皇帝的故事》缂织挂毯系列之一。受访者供图

　　另一方面，欧洲缂织工艺也影响到了中国。故宫博物院有一件清宫旧藏《缂丝(毛)人物图挂毯》，原是养心殿的窗户毯，产地来源为苏州织造。这件挂毯尺幅巨大，长3.66米、宽2.67米，描绘的是岁朝时热闹欢庆的殿内场景，老者、婴孩、妇人、官人等人物多达50余位。细看整幅画面，画心为中式的宫廷人物风俗画，场景颇为写实；画心周围一并缂出小型西洋式花边纹画框，与当时法国盛行的缂织仿金漆木雕框的图案风格一致。

清宫旧藏《缂丝(毛)人物图挂毯》。

　　这件挂毯因是日常用品，乾隆皇帝曾要求新织替换，并在新织前下旨不要用“西洋有影子线法”，织作“不要西洋气”。这说明当时的苏州织造已经掌握西洋挂毯的织作方法，也有巨大的缂织木机和熟悉中西两种不同缂织技术的工匠。由于乾隆偏好中国传统风格的缂丝技法，故而苏州缂丝工匠将两种工艺进行了结合和改进，最终呈现的效果既吸收了西方艺术、又融合了东方审美，诞生了这样一件中西合璧的织物挂毯。

　　中新社记者：海外公众如何看待缂丝？

　　于颖：在漫长的古代文明史中，丝绸一直是西方人的向往所在。后人经研究，普遍认同将古时连接中西方的贸易商道称为“丝绸之路”，其实也代表了西方社会对丝绸历史价值的肯定。

　　在欧洲缂织工艺繁盛的17、18世纪，欧洲人仍不惜工本地求取中国丝织品，将丝料运回欧洲织作衣料等用品。在他们看来，缂织壁挂毯因费工费时价值很高，从中国购入的丝又是十分昂贵的纺织原材料，因此缂丝必然是非常贵重之物。他们完全能欣赏到缂丝艺术之美。

　　今天的海外文博机构也藏有不少缂丝作品，多为明清缂丝书画类，也有少量宋元缂丝画。美国大都会艺术博物馆、波士顿美术馆、克利夫兰艺术博物馆等都藏有几件珍稀品。现藏于大英博物馆的东晋顾恺之唐摹本《女史箴图》，其包首就是宋缂丝折枝牡丹图。

　　2021年，上海博物馆组织召开“全球视野下缂织艺术与技术研究”国际学术研讨会，有半数参会者为海外博物馆研究员或文物研究学者。他们克服时差连线参会，分享所在博物馆的缂织藏品，深入进行问答交流。研讨会把这些零星分散在海内外各个博物馆中的藏品和研究成果“汇拢”起来，包括早期青铜时代的缂毛织物、宋元明清传世缂丝书画作品等，供与会学者交流探讨、拓展研究。只有史料实物积累到一定体量，交流互通达到一定深度，相关领域的研究才能迸发新的火花，使学术之路更为宽广，研究更为精深，文物的价值、意义得到提升和重视。

民众在上海博物馆欣赏明清缂绣书画作品。袁欢欢摄

　　中新社记者：缂丝对当下生活有何意义？

　　于颖：欣赏古物，能够得到心灵的涤荡。

　　上海博物馆秘藏的这件南宋朱克柔缂丝《莲塘乳鸭图》非常脆弱，幸运的是它得到了近千年呵护，尤其是入藏上博后几十年的精心保护，方能在当下展出时惊艳世人，让公众欣赏到缂丝文物之美、了解背后价值的同时，也让更多非遗传承人吸收前人卓越技艺、得到更多精神鼓舞，创作出更优秀的缂丝作品。如此对于整个社会的文明提升都有着积极的意义。(完)

　　受访者简介：

　　于颖，现任上海博物馆研究馆员。服装设计与工程学博士，研究方向为古代染织绣服饰工艺，2013年大英博物馆访问学者，主持国家社科基金项目《丝绸之路出土缂织物调查、整理和工艺交流研究》课题。著有《江南染织绣》，参与《顾绣》《中国纺织通史》等书编著。2021年《丝理丹青——明清缂绣书画特展》和2022年《瑞色凝光——上海博物馆秘藏缂丝莲塘乳鸭图特展》策展人。