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)
2022年,这些城市房价涨了!成都大幅领先北上广******
中新经纬1月16日电 (薛宇飞 实习生李俊浩)尽管早就准备好了首付款,在北京看了大半年房子的张先生仍没有下定决心上车。而最近,北京楼市成交升温的消息,让他有些心动。
“现在买,就怕买贵了,但不买,又怕出政策,房价再上涨。”张先生的话道出了时下不少购房族的心声。
2023年,你打算买房吗?
最新房价数据公布
16日,国家统计局公布2022年12月70个大中城市商品住宅销售价格变动情况。2022年下半年以来,70个大中城市中,房价上涨的城市数量不断减少,下跌的数量不断增多。到2022年12月,70城中新房销售价格环比下降的城市有55个,比上月增加4个;二手住宅销售价格环比下降城市有63个,比上月增加1个。
58安居客研究院院长张波对中新经纬说:“房地产行业的降温持续了一整年,房价下行的城市数量不断增多,就是一个重要的数据指标。”广东省城规院住房政策研究中心首席研究员李宇嘉分析,绝大部分城市新房价格都在下跌,且下跌城市数量在增加,意味着供需两端仍旧比较羸弱。
分城市类别看,二三线城市继续降温的同时,一线城市12月新房价格环比由上月下降0.2%转为持平,二手住宅价格的环比降幅比上月扩大。张波称,一线城市的市场降温在持续,新房价格环比涨幅持平,二手房全面下行可以很清晰地看到。北京、上海新房价格环比上涨并不代表市场热度回调,更大层面是成交结构的变化,中高端成交占比提升是直接因素。
张波表示,部分二三线城市房价上行,也不代表市场已开始复苏。从二手房价环比涨幅看,宁波、成都、昆明、长沙出现小幅上扬,实际成交量并没有出现同步增长,显示出房价上涨动力依然不足,市场处于探底阶段。
像张先生这种处于观望态度的人,不在少数。2022年12月底,央行公布的《2022年第四季度城镇储户问卷调查报告》显示,未来3个月,16.0%的居民打算购房,这一比例大幅低于三季度的17.1%,并创下2016年下半年以来的新低(2016年二季度的比例为15.1%)。同时,认为房价将继续上涨的居民比例仍在降低。
这些城市去年房价上涨 成都市场坚挺
环比数据,代表了2022年12月70城市房地产市场的表现;同比数据,则可以看出过去一整年房价的涨跌情况。2022年12月,70城中,新房、二手房销售价格同比下降的城市分别有53个、64个,同比上涨的有16个、6个,持平的有1个、0个。
具体看,2022年12月,新房价格同比2021年12月上涨的城市分别是成都(9.0%)、杭州(6.4%)、北京(5.8%)、上海(4.1%)、长沙(3.2%)、银川(2.3%)、西安(2.0%)、济南(1.9%)、宁波(1.8%)、南昌(1.8%)、乌鲁木齐(1.7%)、合肥(1.6%)、海口(1.0%)、青岛(0.6%)、广州(0.4%)、南京(0.3%),二手房价格同比2021年12月上涨的城市分别是成都(9.1%)、北京(3.9%)、上海(2.6%)、昆明(1.9%)、南充(1.4%)、无锡(0.4%)。
可以发现,2022年,成都、北京、上海是70城中新房、二手房价格均同比上涨的三个城市,而且,成都不仅是双料冠军,涨幅还大幅度领先北京、上海。从成交量看,2022年,大成都范围内新房成交套数约142982套,同比减少约25%;二手房成交套数约151376套,同比增加约200%,二手房成交套数创下有史以来最高纪录。由于二手房成交量的提升,2022年成都新房、二手房的合计成交量同比增加约21.36%,创下近5年的最高值。
上海易居房地产研究院研究总监严跃进称,成都2022年的市场可以用一个“牛”字形容,其房价指数总体趋稳向好。出现这种情况的一个重要原因是,成都的城市居住价值比较大,且房价相对低,潜在的购房需求多。政策上看,成都对于外来人口购房政策的放松,刺激了很多交易需求。他预测,成都2023年的房地产市场仍会成为全国市场中的佼佼者,值得关注和肯定。
就北京、上海的楼市而言,不止去年,进入2023年以来,有数家媒体报道称,两市一些楼盘成交、带看情况回暖,二手房议价空间减少。张先生也表示,最近他看到了这些报道,让他有些心动,同时,自从支持住房改善的政策发布后,也对北京是否会调整改善型住房购房措施开始关注。
对于北京市场1月份的变化,中原地产首席分析师张大伟对中新经纬分析,2023年1月份属于特殊情况,2022年12月大部分购房者不敢出门,叠加1月下半月准备过春节,所以1月上旬的成交量是集中了前后时间的成交,不能等同于市场火热。北京市场如果没有针对二手房首付比例、利率的政策变化,楼市很难出现真正地明显上升。中原地产研究院统计数据显示,2023年1月上旬,北京二手房住宅网签5152套,与2022年1月份同期的5438套基本接近,但高于2022年12月的3399套。
多地支持住房改善 一二线热点城市复苏加快
近段时间以来,地方两会陆续召开。不少地方的政府工作报告中都提及了稳楼市的措施,其中,支持住房改善的表态引发关注。
比如,北京市提出,支持住房改善、新能源汽车、养老服务等消费;浙江省提出,促进房地产市场平稳健康发展,坚持“房住不炒”,支持刚性和改善性住房需求,解决好新市民、青年人等住房问题;河南省提出,要落实好提振市场信心90条措施,激活房地产市场,落实首套房贷款支持政策,优化二套房认定标准,满足刚性住房需求和改善性需求。
张波认为,虽然房价下降的城市数量在2022年12月增多,但市场底部已逐步清晰,预计房价的稳定与上涨城市数量明显增长还需等到2023年二季度。“今年是改善需求入市的好年份,预计一二线热点城市的复苏节奏会相对更快。目前一二线热点城市的政策工具箱还有较多工具未被使用,尤其是针对改善需求在首付及利率方面有很大的调整空间。结合房贷利率的整体优化,未来市场整体复苏非常可期。”
李宇嘉预计,如果疫情能够保持稳定,房地产供给端、需求端的纾困政策或许在今年二季度产生效应,即热点城市交易量开始企稳并慢慢回升,并在下半年带动都市圈周围城市好转。不过,由于楼市依旧较弱,不太可能出现大幅度反弹,特别是房价反弹。“更长期的市场走势,既需要看政策力度,特别是一线城市政策的力度,也需要看居民就业、收入、预期的修复态势。”
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责任编辑:罗琨
(文图:赵筱尘 巫邓炎)