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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）

从“一人食”转为“团圆宴”，预制菜年菜销售提前进高峰******

　　金汤佛跳墙、鲍鱼花胶鸡、老北京羊蝎子、海南椰子鸡……春节前夕，预制菜年菜提前进入销售高峰。

　　由于春节返乡、出行人员增多，人口流动加大，给预制菜企业备货带来不小难度，但也加大了“回家吃年夜饭”的消费需求，预制菜年菜的主题从以往的“一人食”“小家庭餐”转变为“团圆宴”“整席解决方案”等。

　　据业内人士介绍，随着入局者增多、竞争强度加大，口味还原度、菜品品质被视为预制菜行业的竞争关键。伴随消费者对预制菜认知度和主动性的提高，C端预制菜的占比在不断提升，市场品牌化趋势初现。

　　销售高峰提前开启

　　“今年年夜饭预制菜市场的一大特点是启动时间早，各大平台普遍在2022年12月中旬开始设置年货场。我们发现，很多消费者提前规划过年安排，预制菜消费比平台和渠道更早、更积极。”叮咚买菜预制菜负责人欧厚喜告诉新京报记者，以往年夜饭预订高峰一般出现在春节前一个星期，今年则提前了半个多月。

　　2023年1月初，叮咚买菜就迎来年夜饭预制菜预订的首个高峰，相关菜品销量增长500%。其在平台上推出“年夜饭预制菜”预订专区，消费者可以买到主打家乡味道的“八大碗”系列，主打高端品质的海鲜预制菜，还有平台联名各地知名餐厅推出的“年夜饭套餐送到家”系列。其中“八大碗”系列上线仅半个月销量已突破10万份，餐厅联名款年夜饭一周内被抢订8000桌，避风塘炒面包蟹一天订出5000多份。

　　抢占预制菜年货市场的还有沃尔玛。2022年12月，沃尔玛发布“南北名店招牌菜”整席解决方案推出70余款预制菜品，既有经典名菜佛跳墙、猪肚鸡、松鼠桂鱼，也有地方特色代表菜如夫妻肺片等。截至2023年1月12日，沃尔玛预制菜品销量增长80%，近期增速更达到110%。

　　养殖企业、肉制品企业、餐饮企业、速冻企业等也在加紧布局春节预制菜市场。

　　主打B端市场的“速冻供应链第一股”千味央厨发力预制菜C端市场，推出岑夫子、千味解忧炸货铺、纳百味3个子品牌。速冻食品初创品牌理象国在2022年11月底推出金汤佛跳墙、鲍鱼花胶鸡礼盒。生猪养殖上市企业唐人神日前在投资者互动平台表示，公司已研发出数十种预制菜新品，并组建了研发和销售团队。龙大美食近期回应投资者称，公司有超百款预制菜产品，将依托山东、上海、四川三大研发中心向预制菜龙头目标迈进。

　　新京报记者注意到，北京华冠、永辉、盒马等超市均已设置预制菜销售专区或专柜，消费者可以买到旺顺阁的剁椒鱼头、贾国龙的蒙古奶酪饼、正大易厨的胡椒猪肚鸡、福成股份的小炒黄牛肉、国联水产的香辣蟹钳、潭牛的海南椰子鸡，也可以买到星龙港的佛跳墙、佬广食品的鲍鱼花胶鸡、合聚合福的老北京羊蝎子等大分量盆菜礼盒。小包装预制菜售价多在15元—40元不等，礼盒装价格低则59.9元，高则接近300元。

　　从“一人食”到“团圆宴”

　　欧厚喜告诉新京报记者，春节是预制菜重要的消费场景，预制菜年夜饭也是每个品牌节前主推的品类。与日常预制菜销售不同，年夜饭预制菜多为定量生产，价格带也会随菜品品质和种类有所调整。今年过年人员流动加大，供应链有时不稳定，备货难度系数有所提升。

　　新京报记者注意到，随着“乙类乙管”措施、返乡人员增多，兔年春节各大品牌预制菜年菜的主题设置，已从前两年的“就地过年”“一人食”“小家庭装”转变为“团圆宴”“整席解决方案”等，并将此作为突破菜品同质化的创新点。此外，提升产品品质、与知名餐企IP联名等，也是预制菜企业的主要发力点。

　　“过年吃团圆饭是中国人历来的习俗，预制菜可以让人们足不出户、简单快捷地吃遍五湖四海。”理象国方面称，预制菜年菜的研发更注重分享属性以及过年的一些习俗，包装设计会以喜庆的红色居多，定位是“让家人能轻松搞定的压轴大菜。”

　　沃尔玛中国高级副总裁兼大卖场首席采购官祝骏表示，沃尔玛之所以提出“整席解决方案”，是因为目前预制菜行业品牌量级参差不齐，选品思路也不一样，有些品牌只提供一两道菜，有些把火腿、香肠、卤味等都算作预制菜。对顾客来说，选择太多反而没有聚焦，整席解决方案在如今的预制菜市场是比较创新的做法。

　　对于预制菜企业联名知名餐饮IP，一位不具名的预制菜企业负责人认为，“这种合作更多是想利用餐饮老字号的影响力带动预制菜销售，但今年很多平台还有一个想法，就是利用预制菜提升餐饮品牌的市占率。很多餐厅老板担心预制菜还原度高会把线下客户抢走，甚至要求降低预制菜的品质和口味，但事实证明，还原度高、品质好的预制菜销量反而更好。”

　　从目前企业反馈来看，品质已成为预制菜行业竞争的关键点。理象国认为，如今预制菜品牌繁多，摆脱产品同质化成为难题。随着赛道入局者越来越多，行业标准也将越来越高，企业想要脱颖而出，就要加大对产品和品牌的投入，做出更好吃、更高品质、更有特色的产品。

　　欧厚喜也认为，“竞争时刻都在，竞争大小跟赛道大小没有关系，企业做好自己才有进步空间和更多可能性。过去几年，人们对预制菜的品牌化感受不强烈，但这几年随着消费习惯的养成，品牌化已经开始出现，企业要把品质和口味做得更好。”

　　C端预制菜占比提升

　　国海证券研报显示，日本预制菜市场to B端与to C端的比例是6:4，但在国内，这一比例约为8:2，中餐企业依然是国内预制菜的最主要销售渠道。不过据部分预制菜工厂透露，C端预制菜的占比在不断提升，部分品牌在B端和C端的销售比例已达到持平状态。

　　京东超市联合蓝鲨研究院近期发布的《2022预制菜年度消费报告》显示，2022年我国预制菜市场规模为4196亿元，同比增长21.3%，预计2026年将达到万亿级别。我国预制菜相关企业注册数量连续10年保持增长，截至2022年底，共有6.4万家相关企业。在京东超市，2022年有超过400家预制菜品牌销售2000多种预制菜，成交额增速达160%。

　　各类预制菜品中，“招牌菜”过去一年为京东超市贡献了更多收入，其中佛跳墙、猪肚鸡、牛大骨等销售额同比增长超190%。对于规格更大、原料更贵、工艺更复杂的菜品，消费者更愿意承受的价格范围在50元—60元。消费人群方面，2022年有62%的预制菜消费者来自一二线城市；已婚人士占74%，其中女性占比55%；31岁—41岁年龄段人群占比最高，达到46.1%。

　　另据盒马调研，“在家吃年夜饭”仍是春节主流，有五成以上用户会使用预制菜。2022年，盒马工坊预制菜销售额同比增长50%。越来越多的年轻人成为年夜饭主导者，预制菜成为较优选择。数据显示，“自己做+买一部分预制菜”的受访者比例为32%，享受动手料理食材的乐趣又能吃上硬菜；有21%的消费者会直接选择套餐礼盒，多为送礼或最大程度减少做菜负担和失败风险。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）