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）

护航数字文明，ISC组委会携手光明网共探数字安全新风向******

　　伴随数字化转型进程的深化，各种新理念、新业态、新模式持续给政策制定、生产制造、社会治理等带来深刻影响，逐渐塑造形成了新的文明形态——数字文明。但与此同时，高度的数字化也衍生出了新的威胁，让安全风险不断加剧。

　　作为亚太地区乃至当今世界规格高、辐射广、影响力深远的全球性安全峰会，互联网安全大会（简称“ISC”）自2013年首届举办以来，见证了自计算机安全时代到网络安全时代高速发展的黄金十年。如今，进入数字安全时代，ISC 2022以“护航数字文明，开创数字安全新时代”为主题，聚焦数字安全建设所面临的诸多问题，致力擘画数字经济高质量发展新蓝图。

　　在大会即将迎来十周年之际，ISC组委会携手光明网网络安全频道，特邀9位安全领域权威专家，分别从战略、技术、行业、产业、生态、创新、市场、产品、定位等维度，提炼总结出针对数字安全建设的9大关键词，为数字安全的未来发展作出有力注解，进一步助力中国数字化发展之路行稳致远。

　　体系作战

　　数实融合的主战场上，整个社会的运转、政府的治理、工厂的运作都架构在软件之上，安全挑战前所未有，但传统的安全防护已经不足以应对持续变化的安全问题。所以，中国计算机学会计算机安全专业委员会荣誉主任，公安部第一、第三研究所原所长严明提出，安全亟待用数字化思维重塑，建设体系化、实战化、常态化的数字安全能力势在必行。

　　看见威胁

　　当过去我们讲安全的时候，往往总是把安全技术化、产品化。而在数字时代中，所有的攻击都是未知的，攻防双方的博弈已经从技术的攻防对抗，变成了看见与看不见的对抗。360政企安全集团高级副总裁高瀚昭对此表示，面对数字安全威胁的升级，如何及时“看见”威胁成为业界最大的挑战。

　　互联互通

　　面对越来越趋于专业化、规模化的黑客组织攻击，没有任何一家公司、一项颠覆性技术或一款产品可以单凭一己之力、一劳永逸地解决所有问题。因此，针对全行业的数字安全建设，中国农业银行科技与产品管理局信息安全与风险管理处处长何启翱提出，“拆墙”是大势所趋，只有打破各自为战，实现协同联防，才能共同应对时代挑战。

　　有法可依

　　近年来，我国陆续出台了《数据安全法》《个人信息保护法》《国家网络空间安全战略》以及《关键信息基础设施安全保护条例》等，为数字安全的发展指明了方向。国家信息中心国信卫士网络空间安全研究院副院长叶红表示，面对关键行业和新技术、新场景频发的安全威胁事件，持续深化安全举措，让数字安全有法可依，已经成为全球各国高度聚焦的共性课题。

　　扶助中小微

　　中小微企业作为国家经济的“毛细血管”，直接关系到国家数字化战略的成败。然而，中小微企业数字化却面临着掉队的危险。对此，中国网络安全产业联盟副秘书长许玉娜指出，扶助中小微企业构建数字安全能力的机制，建立起完善的数字产业支撑，才能为数字经济和数字中国建设保驾护航。

　　创新求变

　　创新是应对未来数字风险、保障数字经济高质量发展的关键。但在创新方向的选择上，数世咨询创始人李少鹏表达了自己的见解，数字安全的创新方向需要基于业务求变，考虑的源点应聚焦为究竟能够解决什么问题。哪怕只是专注于相对独立的局部战场，也可能挖掘出颠覆未来发展的机遇。

　　战场“炬目”

　　数字时代较为显著的特点是大量设备入网、业务和数据上云，终端作为数字化的基础节点，扮演的角色至关重要。360集团副总裁、政企安全集团首席科学家潘剑锋认为，为更好的应对网络攻击问题，终端安全必须具备看见威胁的“炬目”，第一时间“看见”威胁是打造数字安全屏障的首要条件。

　　千亿蓝海

　　《十四五数字经济发展规划》指明了数字化发展八大重点领域，其中一个领域就是着力强化数字经济安全体系。这为中国安全市场发展提供了坚实的政策基础，IDC中国副总裁兼首席分析师武连峰据研究预测，数字安全的未来市场也将因此开启千亿蓝海，成为激活数字经济的关键增量。

　　数字化基座

　　数字时代，网络安全已不再是以前的信息、网络、系统本身的安全，更是国家安全、社会安全、基础设施安全、城市安全、人身安全等更广泛意义上的安全。因此，赛迪顾问高级业务总监高丹表示，网络安全需要完成向数字安全的演变，等同于数字化的“基石底座”。

　　数字安全的发展大潮中永远不缺风口与时机，ISC基于十年的积淀，不断为行业的发展点亮“灯塔”，助力更多企业抓住每个可以起飞的风口。 7月30日-8月2日，ISC 2022即将启幕，万人同频共话数字安全，为数字文明保驾护航。更多详情可关注N世界-ISC大陆（isc.n.cn），精彩不容错过！（文案：李政葳　制作：董志豪）

　　ISC互联网安全大会组委会、光明网网络安全频道联合出品