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)
自称“朝中有人”,诱骗干部沉沦!剪除基层官场骗子滋生苗头******
身份五花八门,自称“朝中有人”,诱骗干部沉沦……半月谈记者梳理并调研近年来查处的部分党员干部违纪违法案件时发现,一些官场骗子打着所谓的“上级领导”旗号,骗取党性差的干部信任,在围猎党员干部过程中牟取不当利益。专家呼吁,有针对性打好预防针,维护来之不易的风清气正的政治生态。
习近平总书记在二十届中央纪委二次全会上发表重要讲话强调,严厉打击那些所谓“有背景”的“政治骗子”。
善于营造“朝中有人”假象
半月谈记者调查发现,这些官场骗子身份各不相同,年龄差异较大,多为体制外人员。如2019年被公诉的政治掮客苏洪波曾是香港某公司的董事长;诈骗山东省原农业厅副厅长单增德的是一名道士;在2021年落马的江西建工集团原党委书记、董事长周才柬一案中,骗子团伙里有按摩店老板、老中医等。
办案人员介绍,官场骗子通常借助老乡会、战友会、领导活动等场所,专门结交领导干部,以拓展人脉。他们时刻关注人事动向,问题官员落马后,有的官场骗子便通过掮客,或自己充当掮客,主动联系问题官员及其亲属,表示愿意提供帮助。
从作案手法上看,官场骗子普遍善于营造“朝中有人”假象。在云南行骗的何清帆仅读过3年农校,却自称“父亲是中央领导,父亲娶了后妈后自己跑到云南做生意”。何清帆打造出高深莫测的人设,经常去北京拍一些以标志性建筑为背景的照片发在朋友圈,让人误以为她有门路。
何清帆认识昆明市公安局五华分局原局长涂力军后,在两年多时间里以“谈恋爱”的名义,从涂力军手中承揽2.1亿元项目。2019年,涂力军因涉嫌违纪违法问题接受组织审查,何清帆也因涉嫌共同职务犯罪和行贿被昆明市纪委监委采取留置措施。
2021年9月,江西省吉安市吉水县原县委书记袁守旺严重违纪违法被“双开”。当袁守旺预感自己在被组织调查时,与之相识的商人贺某找上了门。他刻意在袁守旺面前“给大领导打电话”,展示其背景深厚。贺某资金紧张,想从袁守旺处拿一笔钱解燃眉之急,便表示可以到北京帮袁守旺找关系、跑门路。
袁守旺通过他人转给贺某200万元活动经费。2021年清明节期间,贺某来到吉水,袁守旺问贺某“找关系”的进展,贺某以谎言搪塞。结果没过几天,袁守旺就被留置。
有关学者认为,官场骗子一直有,且在干部换届、重大会议等特殊时段异常活跃。这些官场骗子积极游走于政商之间,牵线搭桥,散布所谓“内幕消息”,获取一些心怀不轨官员的信任。
苍蝇不叮无缝的蛋
云南省纪委监委相关负责人说,官场骗子之所以能够精心布局、撒网围猎党员干部,依赖的就是人事变动信息带来的人心浮动。事实上,此前一些干部正是在谋求换届升迁时被套牢的。据山东省纪委监委相关办案人员介绍,单增德派人专门去泰山找道士求签。有道士听出来意,介绍所谓北京的“大领导”,后来单增德前后送了上百万元现金给道士推荐的人,希望能在换届时如愿以偿,最后无果。
北京科技大学廉政研究中心主任宋伟表示,当前仍不排除有少数干部理想信念不够坚定,他们面对个人发展机会时容易迷失自我,进而把希望寄托在官场骗子的身上。
浙江省委党校党史党建部原主任郭亚丁说,少数官员仍存在“人比规则好用”“办事要找人”“靠人际关系去解决问题”的扭曲权力观,官场骗子则充当腐败链条上的掮客,助长腐败滋生。中国科学院大学公共政策与管理学院教授马一德表示,部分官员想通过牵线、走捷径达到“速成”的目的,希望官场骗子能给他开绿灯、找通道,实际只会越陷越深。
“官场骗子违法犯罪手段隐秘、模糊、微妙,通过领导干部手中的职权为自己捞取经济利益。”山东大学法学院教授胡常龙说,由于违法官员与官场骗子之间的交易摆不到台面上,有些官员即便最终发现上当受骗也不敢报案,只能破财免灾,自认倒霉。这又无形中助推官场骗子继续实施新的欺骗行为。
让官场骗子无处可藏
近年来,随着我国干部任用选拔体制的科学性、公正性、公开性不断提升,一大批厚道正派、勤勉敬业、专业精通的德才兼备的优秀干部,通过公开公正公平的选拔程序走向领导岗位,干部任用选拔制度呈现出风清气正的良好氛围。“不让老实人吃亏”“能者上,庸者下”等理念深入人心。
郭亚丁认为,下一步还需继续完善干部升迁的制度设计,强化对重点领域、重点岗位干部的监督,同时扩宽信访举报途径,让官场骗子无处可藏。
马一德表示,要对官场骗子的典型案例作深度剖析,可以将其作为党员干部在宪法宣誓就职前的常规性教育,并融入党史和党课教育中去,培养党员干部的敬畏之心、防范之心。同时,向社会公布官场骗子典型案例,让全社会知道“特异功能、算卦、攀附、自称领导亲戚”等行为是官场骗子常用的伎俩。
以持之以恒的作风建设为全党“拧紧螺丝”,“不信组织信骗子”的畸形思想才能得到完全遏制。“继续在思想根子上巩固党员领导干部的思想觉悟和理想信念,只有这样,才能杜绝领导干部在权力运行和个人发展过程中,不再寄托到官场骗子身上。”宋伟说。
胡常龙表示,要教育、引导、培养全体干部树立正确的人生观、价值观,以“不求做大官,但求做大事”的思想境界做好工作。
(半月谈 记者:王井怀 杨文 字强 吴帅帅 吴文诩 赖星)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)