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)
戴璞:中国的高水平开放促进世界经济复苏******
【跨国企业在中国】
编者按:走进在华跨国企业,听外企老总谈“中国式现代化机遇”、释“经济全球化之道”。
中新网10月22日电 题:戴璞:中国的高水平开放促进世界经济复苏
中新财经 吴家驹
“虽然短期内中国经济面临多方面挑战,但我们仍然相信,与世界上许多其他市场相比,中国经济基本盘拥有更强的韧性与独特性。”近日,罗兰贝格全球管理委员会联席总裁戴璞在接受中新财经专访时如是说。
戴璞表示,在当前全球经济放缓的情况下,中国的高水平开放和合作支持政策,将不仅有利于中国,也将为世界其他国家提供更多的市场机会、投资可能性和增长潜力,促进世界经济复苏。
访谈实录摘要如下:
中新财经:当前国际形势复杂多变,一些外资企业在全球推进多元化布局,从您了解到的情况来看,外商对华投资的步伐发生变化了吗?
戴璞:自今年年初以来,疫情给中国本土及外资企业保持正常运营带来了一定挑战。同时,在全球供应链承压、美国技术禁令及限制不断加码的背景下,企业未来发展压力不断增加。自2018年起,许多公司已经或正在推进业务模式转型,包括在亚洲多个国家进行区域化布局以保持或提高竞争力,并尽可能增加对一些部件和系统的多元化采购,这种业务模式的转型方式并不局限于中国。然而,中国的供应基础在许多领域仍然是无可匹敌的,中国市场的需求在价值与数量方面仍保持着高度吸引力。
虽然地缘政治紧张局势升级与全球宏观环境不确定性增加,如欧洲能源危机的影响已蔓延至全球经济,但与世界上许多其他市场相比,中国经济仍有巨大市场潜力,长期经济基本盘稳固且具备韧性。中共二十大报告再次强调了经济政策的连续性和稳定性,这在目前的紧张动荡的全球局势中,尤为值得注意和受欢迎。
此外,中共二十大报告为未来五年中国经济发展定下基调,强调更高质量的增长,增强国内大循环内生动力和可靠性。这也意味着外商投资领域的转变,鼓励资金着重投向先进制造、高新技术、绿色低碳、数字经济、现代服务等重点领域,从而更好地服务于中国未来发展的目标。我们已经可以在今年中国外商直接投资(FDI)数据中看到这样的趋势。今年前8个月,中国实际使用外资8927.4亿元,按可比口径同比增长16.4%。高技术产业实际使用外资增长33.6%,其中高技术制造业增长43.1%,高技术服务业增长31%。
因此,我们认为,在中期内大多数在华外资企业难以承受由退出、缩减甚至冻结对中国市场投资所带来的巨大机会成本。同时,企业需要通过区域化、供应链多样化等有效措施,以妥善解决股东和利益相关者对企业未来运营风险的忧虑。
中新财经:您之前提到,对于大多数跨国企业来说,中国仍然是有吸引力的市场。就您观察到的情况看,目前跨国企业对中国市场的哪些机遇比较感兴趣?
戴璞:未来,有越来越多的机会将围绕着中国经济“现代化”和“降碳”两大主题展开。中国愈发重视工业现代化的发展,中共二十大报告再次强调了这一点。在过去几年中,跨国公司是推动中国工业现代化发展的重要贡献者之一,特别是在工业自动化、机器人、数字化等细分领域,跨国公司在全球具有领先的行业地位。未来这些公司将继续服务于中国市场,进一步推动中国工业供应链体系的现代化进程。我们在2021年就已看到中国在自动化领域的投资迅速增加,跨国公司在该领域的经济活动显著增加。这对跨国公司来说仍然是一个战略性机遇,中国政府也通过外商投资目录,鼓励在这些领域的投资。
中国向世界做出的“力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的承诺,是中国保持全球竞争力的关键,它将进一步加快推动中国的现代化进程。同时,中国也需要在短时间内实现生产模式的转型,这也将带来创新的加速,而且与世界其他国家与地区相比,中国市场的巨大规模与需求将更有利于推动边际成本的下降,促进技术的应用与普及。因此,在低碳发展领域将出现更多的国际合作、投资和共同发展的机会。
中新财经:罗兰贝格对于中国市场和中国经济的发展前景怎么看?
戴璞:自2001年加入世贸组织以来,中国深度融入全球经济的发展中并形成独特优势。外资企业在中国的布局具有广度与深度。2021年至2022年初,中国经济在疫情中快速恢复,中国市场成为许多跨国公司额外的增长引擎,众多外资企业实现销售额与利润双双提升。而2022年,全球宏观环境变得更加复杂,特别是对跨国公司来说不稳定和不确定性大幅上升。
虽然短期内中国经济面临多方面挑战,但我们仍然相信,与世界上许多其他市场相比,中国经济基本盘拥有更强的韧性与独特性。自去年以来,中国一直在迅速建立以工业现代化和低碳发展为动力,重视创新的新经济引擎,并逐步取代过去主要由低劳动力成本、宽松的环境监管和高资本生产率驱动的竞争力。更重要的是,中国的价值链表现出了与其他市场日益不同的特点,这就要求商业模式的本土化。从供应链的角度看,脱钩并不那么明显,但中国的创新、设计、品牌、开发和生产等方面,越来越以中国市场为导向。
中新财经:近些年,中国推出了很多鼓励外商投资的政策。您最感兴趣的是哪方面的政策?您认为这些政策给外商投资提供了哪些帮助?
戴璞:在2022年上半年,面对多种不利因素,中国推出了大量的政策措施来稳定经济增长。中国政府今年5月公布的稳经济33项措施,其中包括了多项积极吸引外资、加快重点外商投资项目交付的政策。
我注意到,中国在最新修订的鼓励外商投资产业目录中,引导外资更多投向先进制造、现代服务、高新技术、节能环保、绿色低碳、数字经济等新兴领域。政策加码鼓励外国投资者在中国建立高端和新兴技术的研发中心。随着支持力度的加大,外资可以在积极推动科技创新和科学研究,共享全球资源,实现创新本土化中发挥更大的作用。同时,在当前全球经济放缓的情况下,中国的高水平开放和合作支持政策,将不仅有利于中国,也将为世界其他国家提供更多的市场机会、投资可能性和增长潜力,促进世界经济复苏。
中新财经:目前,全球经济形势发生了很多变化。例如,三季度以来,美元指数进一步上涨,全球金融资产价格大幅下跌。这是否会影响在华跨国企业的投资决策和长期规划?美元升值会对跨国资本的流动产生哪些影响?
戴璞:自去年年中以来,美元相对全球其他货币表现强势,特别是在今年夏天加速升值,这给全球市场带来了许多挑战。
2022年9月底,人民币兑美元出现大幅贬值,引发市场担忧。事实上,今年人民币的表现已经超过了其他一些主要货币,特别是欧元和日元。从IIF(国际金融协会)最近公布的数据来看,除了3月份美联储将联邦基金利率上调25个基点时,引发了一定的资金流动外,我们并没有看到中国出现大规模的资金外流。而在之后的几个月内,我们看到资本流入到中国市场。
从出口来看,人民币适度贬值有利于保持出口竞争力,虽然这将提高主要进口商品的价格,但到目前为止,中国的通胀压力仍在可控范围内。总体来说,我们认为中国的资本外流风险是可控的,这要归功于强劲的贸易顺差和庞大的外汇储备为资本外流和稳定汇率提供了缓冲。
此外,对于在中国的跨国企业来说,货币波动只是影响企业做出投资决策和长期规划的因素之一。对企业而言,做出战略性的长期投资决策需要全面考量和深入分析,进行风险评估。它将围绕宏观政治经济环境、市场波动、经济技术制裁、最新监管动向、战略敏感性、供应链韧性、本地能力等多种维度,并在深入理解目前及未来潜在风险的基础上,进一步制定风险缓解及管理计划。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |