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来源:家彩网规则2024-06-11 17:48

  

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)

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东西问·中外对话丨女性题材电影,东西方有何不同?******

  从41年前首部电影《原野》惊艳亮相威尼斯,到中国电影成为各大电影节的“常客”,从功夫片一枝独秀到各种类型影片频频走出去,中国电影已成为外国观众了解中国的窗口。中国电影如何更好地反映当下、让世界通过电影了解中国?中新社“东西问·中外对话”邀请中国电影导演协会会长、著名导演李少红与上海大学艺术研究中心艺术总监、著名电影制片人马可·穆勒展开对话。

视频:【东西问·中外对话】中国电影如何拉近东西方距离?来源:中国新闻网

  曾执导过《红粉》《四十不惑》《橘子红了》《大明宫词》等多部女性题材作品的李少红认为,应该鼓励包括女性题材在内的现实题材电影交流。

  曾担任过多个国际电影节主席,把张艺谋、陈凯歌、田壮壮、贾樟柯等中国导演推向国际舞台的马可·穆勒认为,丰富多样的中国电影可以让国外观众更多了解中国文化的丰富性。

  对话实录摘编如下:

电影“走出去”有助于世界了解中国

  中新社记者:1981年马可·穆勒先生担任威尼斯国际电影节亚洲电影顾问时,将中国影片《原野》带到威尼斯,碰巧《原野》也是中国新闻社出品的。当时是怎样一个契机让您将《原野》这部影片从中国带向欧洲?

  马可·穆勒:1981年年初,有几位国内朋友告诉我,一家新公司南海影业正在做一部电影《原野》。我非常喜欢曹禺的话剧,也看了《原野》,发现这是个女导演的处女作,我就问可不可以跟该片导演凌子认识一下。凌子后来又介绍了更多的女导演给我认识,我那个时候觉得中国终于有了非常强、非常活泼的一批新的女导演。

电影《原野》海报,来源:网络电影《原野》海报,来源:网络

  中新社记者:中国电影走向世界有什么特殊意义?

  李少红:这个过程让我们打开了眼界和世界观,同时也能够让世界了解中国。1992年的《四十不惑》是我们这一代现代题材的第一部去欧洲电影节的影片,能获奖的一个重要原因就在于当时中国人的生活对西方来讲非常陌生,尤其是现实生活。我能从记者的提问中感受到他们想通过影片来了解中国和中国人的状态,所以我觉得现实题材的影片能够出去是非常重要的。

  马可·穆勒:那个时候这些电影都是新生代导演的第一部或者第二部。它们真的是丰富多样,他们所探索的方向不是一致的。我那个时候就特别想通过这些电影让国外的观众,特别是欧洲的观众多了解中国文化的丰富性。

  中新社记者:如何看待国际获奖和国内获奖之间的关系?

  马可·穆勒:上世纪90年代应该是中国电影的热门时代,几乎每个大电影节都会有一部中国主竞赛影片,国外的发行也会考虑多买几部中国影片。为什么上世纪90年代国外会有热门的中国电影?因为那个时候好多电影都是有商业价值的艺术片,或者有高艺术品质的商业片。我真的非常敬佩那些导演所作的贡献,让更多的人马上就可以看懂,可以理解。

  李少红:不管是在国际还是在国内获奖,对我们的艺术创作都是肯定和鼓励。国际上获奖是从中国发展的故事和东方文化的角度去欣赏这种艺术价值,这是一个相当高的肯定。国内的鼓励则更直接,因为我们的创作反映的是中国的现实生活和历史文化,这种肯定更重要。

女性创作丰富了世界

  中新社记者:如何看待女性导演、女性题材创作对整个电影产业的贡献?

  李少红:我觉得女性视角和女性创作在某种程度上丰富了这个世界。作为女性导演,我们很自觉地在做这种观察和表达。《红粉》1995年在柏林电影节上引起了很大反响,之后我自觉地在影片创作中采用女性视角,无论是历史题材还是现实题材,这也形成了我自己的创作特色。

  马可·穆勒:每几年,中国电影中就会出现一两部女性题材影片,真实地为中国女性发声。如从凌子到黄蜀芹、李少红等第四代、第五代有代表性的女导演,以及最新一代的李玉导演作品,都让外国观众深入了解中国女性的世界观,以及她们对社会的观察和探讨。

  中新社记者:在女性题材电影中,欧美影片与中国影片有什么异同?

  马可·穆勒:我认为二者差异不大,但中国女性题材电影,不仅是女导演拍,也有男导演拍。例如张艺谋导演作品《秋菊打官司》就塑造了一个为争取自身权益而奋斗的女性角色,这部电影获得了第49届威尼斯国际电影节金狮奖。曾获第59届威尼斯国际电影节圣马可奖的田壮壮导演作品《小城之春》,也是由男导演拍摄的中国女性题材电影。中国香港导演杜琪峰,大家都觉得他擅长执导动作片、侦探片,但是他每拍三四部影片,也会考虑拍一部女性题材影片。

  中新社记者:当今的女性观众与30年前有什么不同?如何看待女性意识的觉醒?

  马可·穆勒:在中国电影市场(作品)多样化之下,现在中国女性观众可以看到多种类的电影。以前,特别是西方和日本的女导演拍摄的电影受众是三四十岁的女性。现在的导演无论男女,他们电影的目标受众更年轻,观众也可以看到很多不一样的电影。近年来中国电影的成就之一,就是女导演也开始拍类型片。

  李少红:从个人经历看,我的女性意识的形成经历了从不自觉到自觉的过程。以前我们有句口号“妇女能顶半边天”,是说妇女也有平等工作的机会和权利,同时也降低了性别差异意识。改革开放后,女性更加关注和思考自己的存在价值,争取在社会上的独立性。现在我和很多年轻女导演交流的时候发现,她们都非常自信地知道自己的优势在哪,知道在自己想创作的题材中,从女性的视角出发应该坚持什么。

  中新社记者:《世间有她》这部电影如何表现当今女性的生存状态?

  李少红:这部影片三位导演都是女性,我们从女性的角度出发,以女性的视角观察生活,观察女性在困难中如何面对情感和家庭问题。另外,从不同地域表现来说,张艾嘉导演在中国香港,反映了与内地不同的情况,陈冲导演反映的是一对分离在两地的情侣的情感。影片多元表现了最普通的妇女在家庭中承担的责任。

  马可·穆勒:《世间有她》特别展现了在困难时期家庭中出现的很多矛盾。三位女导演很清楚如何真实展现这些问题和主人公解决问题的方法。包括《世间有她》在内的许多中国电影都具有跨越语言、文化障碍的突破力,能够引起国外观众对中国女导演作品、中国女性题材影片的重视。

以电影促进中外对话任重道远

  中新社记者:在促进以电影为媒介的中外对话中,电影人还需要做出哪些努力?

  马可·穆勒:我认为需要考虑中国电影在国外可能会遇到的文化差异。这方面可以通过对中国文化的翻译、释义帮助国外观众理解中国电影,进而引起他们的共情。

  李少红:东西方文化确实存在差异,需要更多宣传和推广才能拉近彼此的距离。从创作上,可以多关注包括女性题材在内的现实题材电影交流。性别的表达是世界的语言,不存在障碍,每一个家庭、每一个个体,无论男人女人,都能感同身受,这样的作品应该多一点。我们在电影节或电影展映上看到这方面题材的影片,也会非常感兴趣,虽然讲述的是其他国家的人遇到问题是怎样应对的,但其实和我们没有什么差别。

                                                                                                                                                    (文图:赵筱尘 巫邓炎)

                                                                                                                                                  [责编:天天中]
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