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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）

隆盛庄：万里茶道上的商贸重镇******

　　繁荣两个半世纪的万里茶道，横跨亚欧大陆，纵贯中蒙俄三国，沿线覆盖200多座城镇，留存大量珍贵的文化遗产，隆盛庄就是其中之一。

　　隆盛庄，地处长城沿线，蒙晋冀交汇之地，由茶道而兴起，成为当时重要的茶贸集散地和驼马转运地。隆盛庄于2012年被确定为中国首批传统村落，2014年被列为中国历史文化名镇。

　　繁盛的商贸交流促使多民族的繁衍生息和文化交流，不仅保留和弘扬了传统文化、民族文化、民间民俗文化，更对民族融合有着重要意义。

　　塞北旱路的交通枢纽

　　距乌兰察布市丰镇市城区东北40公里，坐落着一处距今已有260多年历史的古镇——隆盛庄。

　　乾隆三十三年，由于清廷招民垦荒，在此设庄，并以兴隆昌盛吉祥之意，取名“隆盛庄”，这里便成为垦地农民聚居之地。

　　（清）德溥《丰镇厅志》中记载：隆盛庄是丰镇厅的一大巨镇，因地处交通要冲而逐渐形成繁荣的商业城镇。

　　梁继祖著《话说隆盛庄》中描述，隆盛庄发展成了塞上一个非常活跃的皮毛集散地，作为归化城之一翼，隆盛庄又是一个重要的驼运基地。

　　到了光绪年间，隆盛庄发展到鼎盛时期，人口达到2万多，商业街区上全是鳞次栉比的商号门市，仅挂有牌匾的商号就达3000余家。当时的隆盛庄商贾云集，贸易繁华，人流如织，一派兴旺景象。

　　南开大学历史学院博士刘一奇、集宁师范学院图书馆副研究馆员刘利清在研究大量史料基础上，撰写《察哈尔商路上的璀璨明珠——隆盛庄》，对隆盛庄商业兴盛成因进行探析并指出：隆盛庄明代尚为边地草原，现存明长城遗迹，隆盛庄商业的发展缘于内地向口外“走西口”的移民，因紧邻晋北地区，晋商的进驻使隆盛庄在近代迅速崛起，成为察哈尔地区商业开发的主要推动者。“隆盛庄位于长城沿线，蒙晋冀交汇之地，是塞北旱路的交通枢纽，是内地农耕区与蒙古草原地区物资交换的贸易中心，其商贸的繁荣有着得天独厚的地理优势。”刘利清说。从隆盛庄向南经丰镇过得胜口到大同，向南可达太原，向东经张家口可到京津以至东部其他地区。从隆盛庄向北经土牧尔台、苏尼特旗到内蒙古各盟旗，以至库伦（今蒙古国首都乌兰巴托）、恰克图（今属俄罗斯）、乌里雅苏台、科布多等地区，向西可到归绥（今呼和浩特）以至陕西、宁夏、甘肃等地。

　　乌兰察布市博物馆副馆长、文博研究馆员张涛介绍，隆盛庄的形成是历史发展的必然。首先，隆盛庄东接张家口，西连归绥城，南下丰镇、大同，北上蒙古草原，成为当时连接东西、通贯南北的重要陆路通道。既是山西、河北、北京等内地通往“口外”的捷径，也是人们到五台山朝山进香的必经之地，同时又是朝廷设置的重要驿站，更是南下北上之人落脚歇息、添置物品、产品交易的理想之地。其次，茶叶之路的繁荣，极大地刺激了我国北方经济的发展，大批城镇在它的影响下萌芽、发育、成长。隆盛庄商业的繁荣使其在清末民初发展为内蒙古中西部地区的重要城镇，促进了当地人口的聚集和城镇的建设。

　　“走西口”移民带来的繁盛

　　“晋商是万里茶道的开拓者和经营主力军。山西商人历来有走出去行商，从事长途贩运的传统，足迹遍布全国各个主要商业重镇和码头。”中国商业史学会副会长、万里茶道专业委员会主任张维东说。

　　晋商先在中国境内购买各种货物，然后利用骆驼和大车，通过两条商路将商品运至恰克图，旅蒙商应运而生。旅蒙商是指在大漠南北地区从事商业活动的特殊商人群体。这些旅蒙商人和旅蒙手工业者从内地来到隆盛庄慢慢安置下来，经营的商号有“天合成”“谦合成”“义合成”等，统称草地庄，他们的联社叫“集锦社”。

　　内蒙古史学会理事刘忠和，曾著有《走西口历史研究》，籍贯丰镇市隆盛庄镇，他告诉记者，进入隆盛庄的旅蒙商多是“走西口”的新移民，他们的到来尤其是晋商的推动促进了隆盛庄商贸的繁荣，来隆盛庄经营的晋商多来自晋北地区，并按不同地域有专业分工，如定襄人做旅蒙业，大同人做绸布百货首饰，阳高人做熟皮缝纫等。

　　同时归化城的不少大商号都在这里设立了庄头，尤其是拥有“京羊庄”的商号，更是把隆盛庄看做是商战要冲之地。

　　随着隆盛庄商号的增加、规模的扩大，当地的工商业者结成了自己的行业组织——行社，最初分粮店、缸房、钱铺、当铺、货庄、六陈行、皮毛、山货等行社，后来组成了一个整体机构“商务会”。

　　《绥远通志稿》中记录了当时的盛景：“（丰镇）县城东北八十里之隆盛庄，为县之巨镇。有东西南北四大街，南北长一里半，东西长半里。街市商业，以牲畜、皮毛、粮粟为重。马桥街为最繁盛地点。外筑土堡，周六里，高一丈二尺。有七门，大北门通集宁，小北门通兴和，西门通（丰镇）县城，南门通山西之阳高、大同，交通四达。”繁华程度可见一斑。

　　丰镇市文物保护中心副主任薛韬介绍，作为归化城的左翼，隆盛庄也是一个重要的驼运基地，这里有专门做旅蒙生意的行社——拉骆驼“走草地”，两百年间这里所拥有的骆驼数逾万峰，策应着归化城的商号随时需要随时调用。隆盛庄地区蓬勃的商业活动让驼运业迅速成为重要的商业支柱。

　　“在隆盛庄拉骆驼走草地，还有牛板车运输都是从内地深入到草原大漠腹地的一种独特现象。”薛韬说，“在那风霜雨雪，路途茫茫，往返就得一两年的艰难运输旅途中，牛车承担着食盐、茶叶、糖和煤油等大量生活必需品和大型商品的运输，极富耐力的牛车是重要的远程运输选择。”

　　多元文化融汇焕发古镇新韵

　　经历200多年的持续发展，隆盛庄的商业、文化和城镇建设发展到了鼎盛。一座具有明清建筑艺术风格，饱含西口文化特色，承载着茶文化、农耕文化、旅蒙商文化等丰富多彩的文化元素的边陲小镇，镶嵌在晋蒙交界的大地上。

　　走进隆盛庄，晋风蒙韵扑面而来，街道两边，很多过去的老字号仍在经营，依稀可见隆盛庄当年的繁华。

　　隆盛庄古镇现存多处古店铺、古门阁等，清真寺、南庙等建筑是内蒙古地区保存较为完整的历史建筑群，以大北街—大南街为代表的传统商铺建筑风貌保存完好，极具明清时期的特色，反映了经典的营造法式和精湛的建造技艺；以张家大院、段家大院为代表的传统民居建筑风貌展现了传统建造技术的地域特色。

　　薛韬向记者介绍，来自四面八方的人们聚集在一起，将不同的文化、不同的生活习俗带到这里,共同促进了当地社会经济的发展与民族文化的融合。在隆盛庄，传统庙会上的民间社火、秧歌演艺，节庆吉日中的晋剧、二人台、漫瀚调等戏曲表演，都体现了晋、蒙两地人民在文化艺术方面的相互借鉴与融合发展。

　　在隆盛庄历史民俗博物馆碑拓馆，展示着近年来发现的41通石碑拓片，“它们展示了隆盛庄有着自己独特的精神传承，从先辈来此垦荒贸易，创业安家以来，一代代隆盛庄人敢拼敢闯、不息不止的拓荒精神，是隆盛庄永不枯竭的发展动力。” 乌兰察布市博物馆副馆长、文博研究馆员张涛说。

　　以隆盛庄为代表的察哈尔商业文化以开放性、包容性、继承性、开拓性为鲜明特征，具有独特魅力，是察哈尔文化的重要组成部分。“隆盛庄庙会”“四脚龙舞”和“隆盛庄月饼制作技艺”入选内蒙古自治区非物质文化遗产名录，被列为自治区级非物质文化遗产；“跑毛驴”“五鬼闹判”“民间灶火”等被列为乌兰察布市级非物质文化遗产。

　　2012年住建部、文化部、财政部公布的首批“中国传统村落”，2014年住建部、国家文物局命名的“中国历史文化名镇”，隆盛庄都榜上有名。2019年，国家文物局正式将“万里茶道”列入《中国世界文化遗产预备名单》。内蒙古自治区文化和旅游厅多次开展了“万里茶道”野外调查、勘测和无人机航拍等工作，完成内蒙古境内“万里茶道”的主线、支线和沿途相关文物遗存的调查，隆盛庄作为申请世界“非遗”项目“万里茶道”进入内蒙古的第一个节点城镇作出了巨大贡献。

　　中国社会科学院中国舆情调查实验室首席专家刘志明表示，“万里茶道”涉及范围包括中俄蒙境内的数百个城市，要打造好“万里茶道”品牌，不能靠各地单打独斗，需要通过构建平台、整合资源，把各方面优势充分发挥出来。

　　隆盛庄古镇保护开发已拉开了序幕，旅游文化产业初具雏形，现代农牧业、传统手工业和服务业已成为主导产业。如今的隆盛庄镇正在朝着更远、更新、更大的目标在前进。

　　文/内蒙古日报社融媒体记者  武峰

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）