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）

“让更多人把心中爱的源泉激活”******

“让更多人把心中爱的源泉激活”

——走进话剧《桂梅老师》

　　光明日报记者 徐鑫雨 张 勇

　　“老师做的事我们也能做，所有人都付出，爱就有了良性循环！无数人的爱加起来，才是真正的——大爱无疆！”

　　这是话剧《桂梅老师》中同学们的台词，振聋发聩。

　　“爱要形成良性循环。”这是“七一勋章”获得者、云南华坪女子高级中学校长张桂梅常说的话。在第十三届中国艺术节上，云南省话剧院以张桂梅为原型创作的话剧《桂梅老师》，荣获我国舞台艺术领域的政府最高奖——文华大奖。

　　时隔18年，云南戏剧作品再次荣获文华大奖。《桂梅老师》获奖秘诀何在？用话剧形式塑造英模人物难点在哪里？西南边疆云岭高原为何能培育出《桂梅老师》这样的艺术精品？

话剧《桂梅老师》剧照 光明日报记者 张勇摄/光明图片

　　十二年的苦寒磨炼

　　2009年，在云南英模先进事迹颁奖晚会上，云南省话剧院创作演出了王宝社担任编剧、导演的短剧《感恩的心》，这是云南省话剧院与张桂梅的第一次接触。

　　“从那时起，我们对桂梅老师留下了深刻的印象，创作一部以张桂梅感人事迹为题材的原创话剧，一直埋在云南省话剧院和王宝社老师心中。”导演常浩回忆道。在酝酿了十余年后，编剧、导演王宝社于2020年写下了话剧《桂梅老师》。

　　虽然有了好剧本，但摆在话剧院面前的仍是重重困难。

　　“第一难的不是资金、不是时间，而是没有演员。”常浩说，“我和宝社老师算来算去，终于攒够了4位老师、5位学生、3个孩子。面对缺少演员的困难，话剧院的演员们付出了许多汗水。在剧中扮演女高学生的李欣瑶已经能够在5位女高学生角色之间任意转换，准备随时顶上去。”

　　“一直以来，演员们的心中都有一团火。大家对桂梅老师的崇敬变成了一种责任，想通过话剧让更多人把心中爱的源泉激活。”张桂梅的扮演者，云南省戏剧家协会驻会副主席、国家一级演员李红梅说。

　　创作一部能留得下来的作品，需要沉下心来对人物、事件做深入的研究。2009年开始，《桂梅老师》主创人员便对张桂梅的事迹进行持续不断地追踪，12年间，积累了400多个相关素材，通过长期观察、提炼、演绎，形成了有深度、有温度的作品。

　　李红梅多次到华坪采风，从早到晚，跟着张桂梅查寝、家访、开校会，用脑用心用笔记录着她的言谈举止。她凭借着12年来对张桂梅的观察与了解，成功塑造出了桂梅老师这一形象。

　　“桂梅老师身上让我感触最深的品质就是坚守。”在剧中饰演宣讲队成员等角色的章超说。

　　把英模人物塑造得有血有肉

　　创作英模人物题材的戏剧，难点在于如何塑造一个真实可信、有血有肉的典型形象。桂梅老师真的形体、真的情感、真的病痛，都真真切切地展示在舞台上。

　　“《桂梅老师》从普通人的视角观察英模、从生活的细节中发现英模的方式，构成了这部作品的艺术特色之一。”《文艺报》新闻部主任徐健说。

　　2021年6月《桂梅老师》在云南昆明首演以来，云南话剧院收到了许多反馈，其中一条留言这样写道：“你相信光吗？看完话剧《桂梅老师》，让我相信一件事，人皆可以为尧舜。”云南省话剧院院长马捷看到之后十分感动：“剧中的英模人物形象，让大家觉得可亲、可敬、可学，是对我们最大的认可。”

　　“主创们立志突破同质化，从客观生活出发，从真实人物出发，运用逆向思维的普遍性、批判性和新颖性，抛掉概念化，提纯化的老套，把桂梅老师塑造得很真实、很生动、很感人。”剧作家、戏剧评论家欧阳逸冰如此评价。

　　云南省文化和旅游厅副厅长王江红说：“时代需要英模来激励人们，《桂梅老师》诠释了大爱无疆的精神，讲出了无私奉献的时代精神。”

　　《桂梅老师》为何能从西南边疆脱颖而出

　　如何开拓市场、票房？文艺院团的价值何在？这些问题也曾经困扰云南话剧院。

　　“中央关于文艺来源于人民、文艺要服务于人民的要求，给我们指明了创作方向，激励我们去讴歌时代、讴歌人民、讴歌英雄！”马捷说。于是《鲁甸72小时》《农民院士》《桂梅老师》等优秀舞台作品在云南话剧院陆续诞生。

　　如今，《桂梅老师》已分别赴北京、重庆等10多个城市和云南省演出60余场。2023年，该剧将启动第二轮全国巡演。

　　《桂梅老师》为什么能脱颖而出？

　　王江红表示，《桂梅老师》的成功，得益于近几年来云南省实施的“云南文化精品工程”“云岭文化名家工程”，重视运用文艺形式宣传张桂梅等先进典型，在全省遴选出一批重点创作扶持作品建立项目库，首批入库6部作品中，以张桂梅事迹为题材的就有3部，《桂梅老师》名列其中。云南对项目库作品建立专家帮扶机制，对《桂梅老师》等重点作品进行指导扶持。

　　“正因为这些文艺政策的鼓励和培育，激励了云南话剧院等文艺院团和广大文艺工作者创作文艺精品的热情，才涌现出《桂梅老师》等一批优秀舞台艺术作品。”王江红感慨地说。

　　《光明日报》（ 2022年12月27日 09版）