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）

新年音乐会：在美妙的旋律中辞旧迎新******

　　在辞旧迎新的日子里，我们可以围炉煮茶享受一份惬意，可以呼朋唤友大快朵颐，可以欣赏烟花绽放之美，还可以走进音乐厅聆听一场新年音乐会，在美妙的旋律中迎接新年的到来。

　　在我国，经过数十年的发展，新年音乐会已从小众高雅艺术逐渐发展成为人民群众广泛参与的公共文化活动。据笔者不完全统计，最近一段时间，就有100多个城市举办了各种类型的新年音乐会。新年音乐会汇集中外音乐精品，以全世界通用的音乐语言为载体，传递欢乐，送上祝福，带来希望，其审美意蕴、艺术价值和仪式感，呼应了席勒所说的“振奋性的美是一种需要”。

　　一种既老又新的年俗

　　新年音乐会这种以管弦交响乐演奏来迎接新年的形式诞生于欧洲，始于维也纳新年音乐会。1847年12月31日，一场音乐会正在维也纳郊外的一个露天舞台举行。音乐会的指挥是老约翰·施特劳斯。这就是维也纳新年音乐会的起源。1939年12月31日，首届维也纳新年音乐会在维也纳金色大厅举办。彼时，整个欧洲都笼罩在战争的烟火中，无论是达官贵人，还是贩夫走卒，内心都充满了压抑和沮丧。歌声传递希望，音乐承载力量。新年音乐会为人们带来精神抚慰，让他们在《蓝色多瑙河》《拉德斯基进行曲》等古典音乐中重拾生活的信心和前行的勇气。二战后，在岁末年初举办新年音乐会成为当地的一个习惯，并逐渐被世界各地借鉴，成为世界各国人民庆祝新年的重要方式。

　　1987年，中央电视台首次转播维也纳新年音乐会，并在转播时对乐曲的内容、时代背景以及奥地利的风土人情进行介绍，在观众中引起强烈反响。自此，新年音乐会这种舶来艺术在中国从无到有，从少到多，时至今日已成为我国很多城市必不可少的新年庆祝活动。

　　创办于1993年的广州新年音乐会和创办于1996年的北京新年音乐会，是我国比较早的新年音乐会品牌，现已分别成为它们所在城市的重要文化名片。除了城市新年音乐会，很多文艺院团、高校近些年也举办了各种类型的新年音乐会。有业内人士统计，当下中国各地的新年音乐会，无论数量还是规模，均达到世界第一。

　　在国外，新年音乐会属于阳春白雪，也是一种社交方式。就像中国人以前过年习惯看戏一样，欣赏古典音乐是西方人年终岁尾社交生活的一部分。在我国，经过30多年的发展，新年音乐会逐渐在大中城市普及，并完成了大众化、本土化改造。在注重仪式感的当今时代，传统年俗活动日渐式微，越来越多的人将集体参与的新年音乐会作为跨年选择。另外，无论是在国内还是在国外，新年音乐会展示的总是人类最文明、最优雅的侧面，轻松、热烈、欢快、喜庆几乎是所有新年音乐会的共同特点，这也满足了人们对新年的期待。所以，新年音乐会已经从单纯的文艺演出发展成一种艺术符号、文化品牌，欣赏新年音乐会也逐渐成为国人的一种新年俗。

　　精彩纷呈的音乐盛宴

　　过去一百多年，新年音乐会一直被看作是古典音乐界的标志性仪式，也是人们了解欣赏古典音乐的重要窗口，还是各大乐团展示自身实力的重要舞台。因此，国内外乐团在新年音乐会上往往都博采全球经典，倾情为观众提供最好的演出。新年音乐会上，施特劳斯、贝多芬、莫扎特、柴可夫斯基、肖斯塔科维奇等音乐大师的作品集中呈现，交响曲、管弦乐、协奏曲等不同类型的音乐作品轮番上演，可以说，新年音乐会就是音乐会版的春晚。

　　作为年度音乐盛宴，虽然各地的新年音乐会在保留曲目选择上不同程度地存在着“施特劳斯现象”——总是会上演一些施特劳斯家族的代表性作品，但新增曲目也日渐多元化。这些曲目不仅体现了大众的审美趣味，也反映了音乐界的最新成就和发展趋向。以今年的维也纳爱乐乐团新年音乐会为例，节目单上不包括返场加演的15首乐曲中，有13首是首次在维也纳爱乐乐团新年音乐会上演奏。这些创新之举，说明新年音乐会正在与时俱进，以满足观众持续变化的审美需求。

　　近年来，新元素、新题材和流行音乐的加入，更是让新年音乐会新意频出。例如，有一年，上海嘉定超燃史诗新年交响音乐会以管弦交响乐演奏了全球大热的流行曲目《Victory》，让贝多芬等古典音乐家们的作品与流行音乐、摇滚音乐同台竞技，在跨年语境下，让观众获得了一种既高雅又华丽的审美体验。影视音乐也逐渐成为新年音乐会上常见的音乐类型。比如，有一年，南京新年音乐会就采用了当时大火的《延禧攻略》的插曲《雪落下的声音》，而上海的一场新年音乐会则奏响了电影《指环王》配乐《Concerning Hobbits》，这些音乐配合舞台大屏幕上的影视作品剪辑画面，让观众产生强烈的代入感，极好地烘托了音乐会现场的氛围。

　　随着传播技术的进步，新年音乐会的形式也在发生变化。最近两年，各种线上新年音乐会、网络新年音乐会、云端新年音乐会纷纷涌现。比如，2023年上海新年音乐会就由现场演出改为线上陪伴，通过经典视频放送的形式，与听众一起叩开新年的大门。虽然新年音乐会的形式在改变，但音符依然承载着新年的期许，乐声依然传递着最美的祝愿。

　　越来越有中国味道

　　新年音乐会作为舶来品，在融入中国社会的过程中，中国味道越来越浓。西方新年音乐会一般选择在一个自然年的最后一天举办，而到了我国，新年音乐会则从元旦持续到春节。

　　更大的变化表现在曲目选择上。几十年前，新年音乐会刚来到我国时，演出曲目几乎都是照搬西方新年音乐会的节目单，清一色的施特劳斯、贝多芬、莫扎特等西方古典音乐家的作品。如今，当欣赏新年音乐会成为国人的新年俗，各地新年音乐会的曲目则日益本土化、地域化，不仅有西方古典音乐，还有大量民族民间音乐。以2023年北京新年音乐会为例，开场曲是波澜壮阔的《红旗颂》，接着，京剧交响曲《多娇的江山》、古筝与乐队《小河淌水随想曲》、二胡与乐队《引子、吟腔与快板》、琵琶与乐队《高原魂》等具有强烈民族特色的作品轮番上演，彰显了“国际水准、中国气派、北京特色、节日气氛”的品牌创意理念。

　　如今，新年音乐会不仅成为中国老百姓的年俗活动，也成为世界了解中国文化的窗口和中外文化交流的桥梁。以1月14日农历小年夜与全球观众见面的“欢乐春节·和合共生”音乐会为例，整场演出划分为天、地、人、和四个部分，既有赓续中华文明、礼赞伟大时代的《颂·黄钟大吕》，也有琵琶演奏家赵聪与虚拟歌手洛天依跨界合作的“元宇宙”风格作品《神鸟》；既有彰显东方美学精神的《茉莉花》，也有钢琴演奏家郎朗以钢琴与古琴、古筝、街舞、电子音乐、太极碰撞交融完成的作品《太极狂想曲》；既有通过交响与芭蕾的音画结合来演绎的《春之声圆舞曲》，也有凝聚中华民族气概的《大地回响》以及体现“和为贵”的《百鸟朝凤》《欢乐组曲》。

　　随着中国国际影响力的不断提升，中国新年音乐会开始走出国门，用音乐向世界讲述中国故事。比如，一场以“唐诗的回响”为主题的中国新年音乐会，近日登上纽约林肯中心，为当地观众带去跨越古今、融汇中西的视听盛宴。在古典与现代艺术的碰撞、东方与西方文明的互动中，散发着浓郁中国文化韵味的新年音乐会唤起了外国观众的情感共鸣。

　　(作者：李月晴，系湖北省中国特色社会主义理论体系研究中心中南民族大学分中心研究人员、中南民族大学音乐舞蹈学院讲师；吴涵，系中南民族大学音乐舞蹈学院副院长、教授)

　　光明日报