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来源：彩虹多多官网网址2024-06-16 17:48

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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）

网络空间国际交流与合作有哪些困境？如何解决？******

　　共筑网络空间国际交流与合作的“金桥”

　　纵观当前网络空间国际交流与合作的进程，宛如一条奔腾激荡的长河。网络空间是现实世界的投射和具现，从国际形势来看，大国关系、国际秩序、地区安全、社会思潮、全球治理正在发生深刻变革，再加上世纪疫情，国际格局进入“百年未有之大变局”。

　　从全球信息化发展进程来看，人工智能、区块链等技术快速发展，新一轮科技革命的轮廓已经清晰，智能化、数字化、信息化、虚拟化的技术特征不仅深刻影响着各国国内产业形态、生活方式、社会形态，还带来国家间力量对比的变化，加剧国家竞争。国家安全和利益、企业经营运作、公民权利等都前所未有地集中在网络空间，通过数据流转不息。国际社会多边各方，无论是政府、企业、社群还是民众，都期盼着网络空间能够立规建制，形成行为规范，实现全球治理。

　　网络空间国际交流与合作的现状与困境

　　当前，愈演愈烈的大国博弈，空前复杂的网络安全形势，都预示着网络空间国际规则制定进程充满不确定性。

　　总体来看，以美国为首的西方国家把持网络空间国际治理主导权的主要态势没有得到根本扭转。其凭借理论的长期积累、技术的先发优势和对话语权的垄断，在网络空间各个领域和各大议题上抛概念、推规则，不遗余力地推广以西方价值观和意识形态为基础的网络空间国际治理模式。

　　如果说2011年的“伦敦进程”拉开了以美国为首的西方国家政府介入网络空间国际治理进程的序幕，那么，2013年北约推出《塔林网络战国际法手册》、2017年2月微软公司发布《数字日内瓦公约》、2017年4月七国集团(G7)部长会议联合发布《网络空间负责任国家行为规范宣言》、2017年11月全球网络空间稳定委员会提出基于七项要素的网络稳定框架以及2018年11月法国提出《网络空间信任与安全巴黎倡议》等，都是以美国为首的西方国家企图把持网络空间国际治理话语权和规则主导权的具体表现。

　　近年来，随着美国将冷战思维延伸到网络空间，西方国家罔顾国际社会“一个世界一张网”的强烈呼声，逐渐以意识形态划界，打着反对所谓“数字威权主义”等幌子企图分割互联网。他们表面上在维护网络空间的所谓稳定，实际上却在撕裂、切割着网络空间。这也是当前网络空间国际治理向前推进的最大障碍。

　　当前，网络空间纷争激烈。美国率先在网络空间扩军备战，直接威胁攻击他国关键信息基础设施；“五眼联盟”(指由五个英语国家所组成的情报共享联盟，成员国包括美国、英国、加拿大、澳大利亚和新西兰)在网络空间横行霸道，肆无忌惮监控全球；各方势力利用遍布全球的社交媒体，挖掘数据、操控舆论、蛊惑人心，在世界各地导演不同版本的“颜色革命”。同时，以美国为首的西方国家将网络议题无限政治化，以意识形态划线，泛化国家安全概念，严重恶化网络空间和平、安全、开放、合作、有序的状态。此外，以勒索病毒等为代表的网络犯罪猖獗，网络恐怖主义暗流涌动，公民个人信息受到侵犯，商业机密被窃取和泄露。

　　面对上述问题，国际社会如何维护网络空间的和平、安全和稳定，寻求共同利益、增进互信，划红线、列禁区，在承认网络主权原则的基础上负起责任，需要新理念，更需要新实践。

　　为网络空间国际交流与合作贡献中国智慧和中国方案

　　中国国家主席习近平提出“人类命运共同体”理念，站在全人类整体利益的高度，顺应时代发展潮流和各国人民的共同期待，超越社会制度和发展阶段差异，为人类社会实现共同发展、持续繁荣和长治久安指明了方向，正在对国际关系走向和人类历史与未来产生重大而深远的影响，更为推进网络空间国际交流与合作贡献中国智慧和中国方案。

　　中国是网络空间国际治理的积极推动者和实践者。2015年，习近平主席在第二届世界互联网大会上首次提出“构建网络空间命运共同体”理念，深入阐释互联网发展治理的“四项原则”“五点主张”，受到国际社会广泛关注。自2019年起，世界互联网大会组委会已发布《携手构建网络空间命运共同体概念文件》《携手构建网络空间命运共同体行动倡议》以及“携手构建网络空间命运共同体精品实践案例”，积极回应“构建网络空间命运共同体”理念提出以来网络空间多边各方的期待，全面阐释“构建网络空间命运共同体”理念的时代背景、基本原则、实践路径和治理架构，向国际社会发出倡议：携手合作，共谋发展福祉，共迎安全挑战，把网络空间建设成造福全人类的发展共同体、安全共同体、责任共同体、利益共同体；展示世界各国开展的构建网络空间命运共同体实践案例，生动讲述网络空间国际交流与合作故事。

　　中国以网络空间负责任大国的形象和使命担当，为在网络空间国际交流与合作进程中践行公平正义做出不懈努力。中国一贯支持联合国在网络空间全球治理中发挥主导作用。2011年9月，中国、俄罗斯等国向第66届联合国大会提交“信息安全国际行为准则”，推动信息和网络空间国际规则制定进程。中国积极参与《联合国打击网络犯罪公约》谈判进程。多年来，中国建设性参与联合国信息安全开放式工作组和政府专家组进程，并为确保两个工作组于2021年先后协商一致达成最终报告作出不可替代的贡献。这份最终报告重申各国应遵守《联合国宪章》、致力于维护网络空间和平，尊重各国网络主权，并就网络空间国家行为规范提出建议。最终报告还吸收了中方之前提出的《全球数据安全倡议》的一些重要主张，包括促进全球信息技术产品供应链的开放、完整、安全与稳定，倡导各国制定全面、透明、客观、公正的供应链安全风险评估机制并建立全球统一规则和标准等。此外，2021年9月中国国家新一代人工智能治理专业委员会发布《新一代人工智能伦理规范》。

　　解决网络空间国际治理难题需各方加强合作

　　网络空间国际治理的三大主题：一是网络空间国际治理理念的基本原则，是各国平等、公平正义、共享共治的共同价值，还是弱肉强食的“丛林法则”；二是网络空间国际治理的基本态度，是在尊重各国网络主权的基础上依法监管，还是在所谓网络自由的名义下放任自流；三是对网络空间秩序的基本立场，是维护和平稳定，还是动辄威慑、先发制人，甚至挑起冲突和战争。

　　上述三大主题演化出诸多前沿核心议题，如网络主权、国际法在网络空间的适用、数据安全规范、数据跨境流动监管、数据主权、新型数字鸿沟弥合、全球IT供应链的韧性、网络空间的公民隐私权保护及人权保障、对网络攻击实施具有公信力的溯源、网络重大突发事件的危机管理等亟待解决的重大问题。

　　当前，网络与信息技术自身的快速发展导致网络空间膨胀，卫星互联网的搭建、量子互联网的研发、海底光缆的更新换代以及快速发展的物联网技术等，都标志着人类社会全联网时代的到来，我们已经生活在充分网络化的现实与虚拟融合的世界。在网络空间国际治理进程中如何抢占未来制高点和新领域，如AI、区块链、数字货币、量子技术等，都需要包括主权国家在内的网络空间各行为主体加强合作。但以美国为首的西方国家在网络空间划界结盟，构建所谓的“网络空间民主联盟”。新冠肺炎疫情在推动各国加快数字化转型的同时，也加剧了网络安全的复杂性—网络空间中国家间竞争加剧、政府治理受到冲击、社会结构产生巨变。如何应对这些挑战？国际社会需要新智慧、新思维、新路径。

　　中国坚定推动网络空间国际交流与合作进程

　　坚定推动网络空间国际交流与合作进程，可从四个方面入手：一是坚持推广能被国际社会广为接受的网络空间价值观，习近平主席在第二届世界互联网大会上提出的“构建网络空间命运共同体”理念和网络主权主张即是网络空间国际治理中国方案的旗帜和基石；二是坚持推进国际合作，在坚持以联合国框架为主渠道和主要平台的同时，吸收其他国家和国际组织等多边各方的已有成果，找到最大公约数，画出最大同心圆；三是坚持达成基本规范，同国际社会各方围绕平台治理、数据安全、数据跨境流动、网络攻击溯源、打击勒索病毒、关键信息基础设施安全保护等多个热点难点问题进行密切沟通，尽可能达成共识，找到解决方案；四是围绕“构建网络空间命运共同体”理念，持续向国际社会推出最佳实践案例和具体推进路线图。以上四个方面，不仅体现出中国作为网络大国的使命担当，更反映出广大发展中国家的诉求。

　　虽然网络空间国际治理的形势复杂，但我们要坚定信心，在习近平总书记关于网络强国的重要思想指引下，团结国际社会，共同努力在网络空间国际交流与合作进程中架起一座互联互通、共商共建的“金桥”，让互联网更好地造福全人类，抵达数字文明的彼岸。