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)
“返工啦!”广东“花式”喊你回来上班******
“4年前,妈妈从家乡前往广东务工。今天,我也来了。”来自广西壮族自治区柳州市柳城县的00后韦双燕,第一次乘坐返岗专列,踏上了新年开工之旅。1月30日,D3755次“稳就业促发展——桂籍务工人员入粤返岗免费专列”载着544名广西务工人员,抵达广州南站。 一身纯白羽绒服的韦双燕在人群中格外显眼。她告诉记者,今年是她正式参加工作的第一年,她将到广州市番禺区当教师。“妈妈来广东务工供我读大学,我也想在这里圆梦。”在她看来,这里不仅收入较高,还有很大成长空间。
“制造业当家”释放高质量发展强烈信号
新春开工第一天,广东省召开高质量发展大会,“制造业当家”成为热议话题。制造业发展,是广东2023年的头等大事。今年,广东将安排省重点项目1530个,总投资约8.4万亿元,年度计划投资1万亿元,单是超百亿元项目就达205个。目前,广东省制造业总产值预计突破16万亿元大关,拥有70余万户制造业企业法人和一大批优质企业、8个万亿元级战略性产业集群。
“躺平不可取、躺赢不可能、奋斗正当时。”大会上,广东省委书记黄坤明表示,今天的广东,量的增长到了平台期,质的突破还处在酝酿期。只要质的提升取得新的突破,我们就可以迎来量的井喷,可以开启新一轮发展和赶超。庞大的经济体量意味着要下更大功夫克服增长的惯性。在危与机、稳与进、攻与守的纵横捭阖中,广东经济的“危”源自高质量发展不足,“机”要靠高质量发展才能紧紧抓住。贯彻新发展理念、推动高质量发展是广东的根本出路。
这是近年来广东省召开的规模最大的会议。主会场与会嘉宾1000人,有半数以上来自企业;通过视频会议,大会内容实时纵贯广东各市县,算上各地分会场,总人数达2.5万人。广东省高质量发展大会围绕“重点项目重大平台”“制造业当家”“百县千镇万村高质量发展工程”“五外联动”等主题深入探讨,共谋发展思路和举措。此次大会,还把时间留足给各行业“当家人”畅所欲言,有企业家脱稿指出发展中的不足。
制造业是中国经济发展的“压舱石”,也是广东省经济高质量发展的“脊梁”。广东省工业和信息化厅党组书记、厅长涂高坤说,“广东是制造业大省,推动制造业高质量发展,对塑造和提升广东在新发展格局中的战略优势具有重要意义。”广东力争2023年全省工业投资增长达到10%以上,发挥工业投资对工业经济发展的放大叠加和倍增作用。
目前,广东制造业增加值规模约占全国的1/8,对经济增长年均贡献率超四成,吸纳超三成的就业人口……过去一年,广东有力有效应对超预期因素冲击,交出经济总量12.9万亿元、连续34年居全国首位的优异成绩单,这背后离不开“制造业当家”。
“逆向招工”复工忙
春节过后,广东迎来异地务工人员返岗高峰,“稳就业”“保用工”折射出广东各地高质量发展的决心。“全省高质量发展大会召开后,新的一大批重大项目、重大工程将先后动工,近期会有力地拉升用工数量。”广东省就业服务管理局局长夏义兵透露,广东已于节前跨省“逆向招工”,组织各地市企业组团到劳务协作省份现场招聘、预订员工。“早在正月初五,我们就组织从桂林开往深圳的全国首趟返岗专列。”劳务输出大省劳动力在粤就业稳定,有效保障了在粤企业用工需求。
截至目前,四川、重庆、湖北、湖南、广西等地已有100多趟返岗务工专列陆续抵达广东。预计到2月5日(正月十五),还将有80多趟返岗务工专列抵达广东。这些专列将确保超过10万名外省到广东务工人员顺利返岗。据广东省人社厅监测和分析,节前返乡的外省务工人员达1700多万,返岗比例超过50%,重点监测企业开工比例超过60%,预计节后外省务工人员返岗率可达90%以上。
“我在东莞工作快16年了,希望今年的收入能涨点儿,我们才能更好地培养两个孩子读书,以后考上好大学。”来自广西柳州市柳江区三都镇的陶彩仙在东莞黄江镇农村电子厂里工作。她说,“目前还是普通员工,今年有望当上领班。”她的丈夫也在附近工厂上班,主要负责钢铁焊接等生产工作,一个月能有七八千元的工资,能较好地照顾一家人的生活。
家住柳州市柳江区三都镇屯村的韦纯发在广东打工已有9年,5年前他在老家建了3层楼房,还买了车给小孩上班用。他希望新年能继续多挣钱,把家里的厨房装修好。在柳州市柳江区三都镇十里贡的韦文坤,目前在广州花都某企业担任领班。“在广东工作15年来,给家里带来了不少变化,日子一天比一天好。新房子修了两层,也买了小车。今年最大的心愿是提升技能,从领班岗位再升一级,多挣钱培养3个小孩读书。”
1月31日,600名贵州籍务工人员搭乘D2811次列车从贵州毕节来到广州。他们大多是节前已在广东就业的返乡员工,还有少量新入粤务工人员。下车时,不少人开心地用粤语说:“返工啦!”老乡们带着大包小包的家乡“年味儿”,奔赴充满希望的工作岗位。
来自贵州毕节的李成宏在广东省江门市的建筑工地干活儿。近几年,李成宏春节后都是乘坐返岗专列,返回距离老家约1100公里的广东上班。他说,以前返岗路程远、车票不好买,现在返乡返岗有保障,而且免费,感觉很“暖”。“挣更多的钱是我最大的心愿,最近工期比较紧,所以想尽快复工。”
春运期间,广东省人社部门计划节后直接组织返岗专列14趟,专车380班次,包机3趟,“点对点”组织外省劳动者入粤返岗2.5万人,目前已通过专列共帮助1800余名务工人员及时入粤返岗就业,示范带动各地和企业加大组织对接力度,帮助农民工便捷返岗、快速就业,保障节后企业用工需要,在全社会营造“他乡即故乡”“东西南北中,发展到广东”的良好氛围。
真金白银保用工
春节后开工首日,格兰仕集团鼓声阵阵、龙狮起舞,一线员工们“人手一份”开工红包。生产部门负责绕线工作的毛爱平说,早在节前,企业就帮他们张罗节后从湖南怀化老家返回的车票和接站,所以春节过得“很淡定”。
节前,格兰仕全面启动2023年新春招聘工作,从广东到广西、贵州等地跨省对接用工,面向社会推出数十种技工岗位,首批招聘5000多名技工人才。春节期间,他们持续在“云端”进行招聘,通过“全员技工化”战略,为入职的一线技工规划“普工-关键岗位-产业技工-工程师”的发展路径。
“人社部门出台了优惠政策和提供财政补贴,帮助企业稳定员工、扩大招聘,生产线一开工就可以开足马力生产。”格兰仕集团董事长兼总裁梁昭贤介绍,格兰仕已从传统的“接单—研发—生产—交货”模式转型为供应、生产、销售、用户一体化的工业互联网生态,实现了产业链、供应链全系统数据闭环。
在东莞市大朗镇,不少企业已是一派繁忙景象。东莞市厚威包装科技股份有限公司的生产车间里,员工已基本到位。公司总裁办总监周建涛说,在政府支持和企业努力下,大部分回家过年的员工都已回到了工作岗位,复工率达到90%左右。中山市南头镇TCL空调制造中心工厂厂长向民军说,正月初四他就接到了从广西梧州回来上班的员工。看着一辆辆返岗专车陆续开进工厂,他的心里踏实了很多。
广东外省务工人员2300万,约占全国的1/3。人社部门的监测显示,春节前,外省务工人员返乡率约75%。广东省人力资源和社会保障厅副厅长谢忠保介绍,当前,广东整体的返岗和用工情况呈现为“两个平稳”:员工返岗平稳有序;企业用工平稳提升。截至目前,员工返岗率达到一半以上,基本回到疫情前正常年份的同期水平。目前,全省企业相继开工,用工需求迅速回暖。
据悉,广东省人力资源市场岗位供求缺口约50万人,求人倍率超过1.9。2022年以来,广东省人社部门为应对严峻疫情挑战,拿出真金白银超830亿元助企纾困,送政策、送资金、送服务,引导企业将员工稳在广东、稳在企业、稳在岗位。
此次返岗,广东省人社厅联合广西和贵州人社部门、广铁集团等有关部门紧密对接、提前谋划,专门制定务工人员安全有序入粤返岗方案。从建立入粤返岗清单、筛查出行名单、开行返岗专列、接驳送达目的地等环节,畅通务工人员从行前、途中到上岗的入粤返岗全链条,帮助务工人员尽快返岗。接下来,广东将继续保持与云南、四川等劳务输出大省对接合作,持续深化与广西、贵州东西部协作机制;保持就业扶持政策延续性,继续将协作省区在粤脱贫人口纳入政策全覆盖,充分保障岗位供给和稳定就业。
(中国青年报 中青报·中青网记者 林洁)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)