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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）

中国茶成功申遗 喝茶的好处，你了解多少？******

日前

“中国传统制茶技艺及其相关习俗”项目

正式列入

联合国教科文组织

人类非物质文化遗产代表作名录

　　作为最早发现和利用茶树的国家，从唐代茶圣陆羽撰《茶经》始，至清末程雨亭的《整饬皖茶文牍》止，我国古代诞生茶书超百种，种植、采收、烘焙、烹制、品鉴无所不研，形成了绵延千年、厚重博大的茶文化。

　　18世纪末，中国茶树在印度、斯里兰卡等地种植成功，迄今为止，全球种茶国家已达60多个，170多个国家和地区的20多亿人钟情于饮茶。中国茶，万里飘香。

位于云南省普洱市思茅区南屏镇整碗村的有机茶叶基地

无人机照片，5月13日 新华社记者江文耀 摄

　　茶叶的分类及功效

　　根据茶叶的制法以及品质特征可以将茶叶分为绿茶、红茶、白茶、黑茶、青茶、黄茶。

　　绿茶是未经发酵的茶（发酵度为零），保留了鲜叶的天然物质，性寒凉，有清热、利尿的作用。绿茶中含有的茶多酚、儿茶素、叶绿素、咖啡碱、氨基酸、维生素等营养成分也较多。绿茶中的这些天然营养成分对防衰老、防癌、抗癌、杀菌、消炎等具有特殊效果，是其他茶类所不及的。常喝绿茶可抗辐射，美白，保持肌肤细嫩，有助于醒脑提神。

　红茶是以茶青为原料经萎凋、揉捻、发酵、干燥等工序加工而成，属前发酵的全发酵茶。红茶性温，擅温中驱寒，非常暖胃，可以帮助体质寒凉的人来驱除寒气。此外，红茶中富含的黄酮类化合物能消除自由基，具有抗酸化作用，降低心梗的发病率。

　　白茶是从茶树摘取一芽一叶、大小均匀、芽叶成朵的鲜叶为原料，经萎凋、干燥工序加工而成，属轻微前发酵茶。白茶抗氧成分含量比绿茶高出3倍之多，能更有效中和游离基，至今仍被认为是自然界最强的抗氧化植物。白茶中含有较多茶氨酸、黄酮类物质，同时自由基含量低，是抗衰人士的首选。

　　黑茶一般是采摘一芽五、六叶较粗老的茶鲜叶为原料，经杀青、揉捻、渥堆发酵、干燥等主要工艺流程制作而成，属后发酵的全发酵茶。黑茶中最主要的是维生素和矿物质，另外还有磷脂、氨基酸、糖类等物质。这些对于帮助人体消化、调节脂肪代谢是非常有效果的。另外，黑茶还能改善肠道微生物环境，具有顺肠胃的功能。

黄茶是以茶青为原料经过杀青、揉捻、焖黄、干燥等工序加工而成，是轻发酵茶。由于黄茶在焖黄工艺中，产生了大量的消化酶，尤其对脾胃最有好处，因此是脾胃虚弱人士的最佳选择。黄茶中富含茶多酚、氨基酸、可溶糖、维生素等丰富营养物质，对防治食道癌也有明显功效。

青茶又称乌龙茶，是以茶青为原料经萎凋、做青、杀青、揉捻、干燥等工序加工而成，介于不发酵的绿茶和全发酵的红茶之间, 属前发酵的半发酵茶。青茶最突出的功效就是分解脂肪，因为茶中的主成分--单宁酸，证实与脂肪的代谢有密切的关系，而且实验结果也证实，青茶的确可以降低血液中的胆固醇含量，实在是不可多得的减肥茶。

　　适当喝茶，益处多多

　　喝茶有助于抗氧化。茶叶中的茶多酚有强大的抗氧化作用,是人体多余自由基的清除剂。研究表明，1毫克茶多酚清除人体有害的自由基效能,相当于9微克的超氧化物歧化酶,也就是SOD；而且,茶多酚抗氧化作用比维生素E强18倍。

　　喝茶可以提神醒脑,利尿解乏。茶叶中的咖啡因对人体有多方面的积极作用,它能增强大脑皮质的兴奋过程,使人精神振奋,增加思维和记忆能力。喝茶还会刺激肾脏,让尿液迅速排出体外，提高肾脏的滤出率,减少有害物质在肾脏的停留时间。

图源：摄图网

　　喝茶有助于降脂、消化和减肥。通俗地说,喝茶就是能“刮油”。茶叶中的咖啡因、维生素B1、维生素C都能提高胃液的分泌量,帮助消化。茶中含有的芳香族化合物也可以溶解脂肪，防止脂肪在体内积滞。

　　喝茶有助于预防和治疗辐射伤害。茶多酚及其氧化产物具有吸收放射性物质的能力。临床研究证实,对肿瘤患者在放射治疗的过程中引起的轻度放射病,茶叶提取物治疗的有效率在90%以上;对血细胞减少症,茶叶提取物治疗有效率达81.7%。

　　健康饮茶需要注意什么？

　　虽然喝茶的好处有很多，但并不是喝得越多越好，不当的喝茶方式还有可能会伤身，应该尽量避免。

　　尽量不要空腹喝浓茶。空腹饮浓茶时会抑制胃液分泌，妨碍消化，甚至引起心悸、头痛、胃部不适等“茶醉”现象。

　　不要喝太烫的茶。茶不能在过烫时饮用，否则可能烫伤口腔和食道黏膜，造成溃疡，增加食管癌、胃癌风险。

　　尽量避免在睡前和饮酒后喝茶。茶会使精神兴奋，可能影响睡眠。茶还有利尿作用，睡前饮茶容易夜间尿频，影响睡眠质量。茶叶有兴奋神经中枢和利尿作用，醉酒后喝浓茶会加重心脏和肾脏负担。

　　不要一把茶叶泡一天。茶叶冲泡时间过长，茶香和口感都打折扣，其中的营养成分也会丢失。搁置时间太久，还容易被污染，产生较多微生物。

　　来源：经济日报、新华社、北京健康教育、中国茶叶学会、生命时报、健康时报

　　整理：刘雪洁

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）