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)
竭力奉献具有文化“原浆”意味的作品******
【从新年首期选刊看文学新气象】
竭力奉献具有文化“原浆”意味的作品
——从2023年第1期《小说选刊》看当下小说创作特色与趋向
作者:张学昕(辽宁师范大学文学院教授)
如果作家一味沉迷“个体经验”的发掘和张扬,那么呈现时代性的人文精神和超越现实的激情势必有所减弱,具有独特审美体验的叙事可能性也会渐显式微,文本叙述的故事、人物塑造、情感呈现的审美表现也将变得乏善可陈。也就是说,作家作为写作主体,倘若缺少属于自己对现实的“看法”和“识见”,将会导致作品的乏味。因为叙事一旦丧失对现实存在、经验的审美辨识度,就会成为对生活的简单描摹,其文字的生命力也就可想而知。令人惊喜和振奋的文学叙事,需要文学经验的鲜活度和叙事结构的个性品质。进一步讲,当代小说的叙事方向,以及它所承载的美学的、精神的使命,显然已不是简单地书写作家与大众相近的生活场景,而是超出一般经验的审美独创,去不断发现时代的人性、心理、精神和灵魂的真实状况。
现在,从《小说选刊》2023年第1期新刊,可以感受到新时代文学叙事的新气象、新风貌、新状态。作家正通过自己的新文本,沉浸于“简洁而浩瀚”的生活,勘察时代、社会生活、人性内部的细节真相,呈现着时代生活的波澜万状。在这样的审美诉求和前提下,充分审视当下小说创作的实绩、整体面貌和个性形态,并将其置入政治、经济、社会生活和文化发展的“新时代文学”范畴进行考量,在审美自觉的维度上梳理当下小说所取得的成就和写作新趋向,认真总结其价值、意义,是检验时代文学内在品质和发展的关键,更是对当代文学的期盼与召唤。
回到生活的原点
通读2023年第1期《小说选刊》可以看到,当代小说写作在主题、叙事气度、叙事方法、艺术表现力诸多层面,正在努力地摆脱域外小说经验和前辈作家母本的巨大影响和压力,作家们注重贴着生活写,追求文本的原创性,竭力奉献出具有文化“原浆”意味的作品,以此彰显精神价值和审美意义。特别是,作家凸显细部修辞的力量,力避浮泛的、矫情的叙事,选择自己发现、表现生活的角度。作家注重提升对现实生活的审美辨识度,让叙述穿透人的表层状态和行为,浸润到作为存在主体的人性、灵魂的肌理。因此,回到生活的原点就成为沉潜生活的重要路径。
沈念的短篇小说《金钉子》,以两位大学毕业后回乡创业的年轻公务员的视角,聚焦当代乡镇发展中的现实矛盾和境遇,表达出对乡土世界所面临问题的深层隐忧。小说着力书写乡镇干部石昱东带领农民发展村镇经济过程中,所承载的难以想象的压力和深陷的复杂处境。作品以写实的手法,描述夏甘午和施宗文面对镇长石昱东的“失踪”,发现、感受到乡镇发展的艰难,并认识到自身所应肩负的使命。
张鲁镭的《劝学外篇》讲述了四个陪读妈妈和孩子们的日常生活。为了让孩子们能够考上重点高中,四个妈妈“八仙过海,各显神通”,使出浑身解数。作品沉浸在日常生活的细节中,并不着意于情节的铺排、气氛的烘托,没有宏大的视界,也没有深邃的哲思,只是呈现出生活原有的样子。这正是张鲁镭写作一以贯之的“小日子”特色。
俞胜的《金猴青羊》同样让我们体会到这种朴素写实主义的力量。作品主要讲述两个家庭为孩子操办婚事,通过男女双方家长暗自较劲、一争高下的过程,从侧面勾勒出沈阳铁西区普通产业工人的人生轨迹和心理历程。从“父一代”到“子一代”的生活样态,让我们感受到东北老工业基地曾经的辉煌与落寞。从题材上来看,铁西区已经成为近年当代东北文学版图中的地标。没有悬疑叙事,没有传奇化的情节,而是以原生态的样貌,呈现出日常生活的真实底色,通过对细碎的日子的描摹,展现普通老百姓的情趣和情思,让艺术附着在生活的地平线上。
穿透现实的表层
透过《小说选刊》新年第1期刊载的作品,可以大致发现,当代作家善于将人性的探测仪深入人的灵魂,勘察当代人在个人欲望与灵魂构成的紧张关系中焦灼、怅然的内心困境,以及如何最终与环境、他人和自己达成某种平衡,进而建构生态和谐的社会景观。不过,人性如此深邃,小说家必须有自己倚仗的逻辑。作家可能不会按照生活的逻辑去“结构”生活,但是,他会有意打破我们通常的、惯性所引导的“常识”去认知和辨识。如何消解与社会、他人甚至自我内心形成的紧张关系?作家竭力给自己的主人公安排一条灵魂摆渡的通道,走出存在与灵魂的困境。
王凯《途中》里的营长在乘车途中与老首长唐风不期相遇,他们之间的抵触、尴尬、躲避甚至是恨意逐渐化解,敞开心扉,与自我纠结握手言和,踏上新的人生旅途。鲁敏在《知名不具》中将女强人梅楠的事业起落、情感沉浮设置为情节辅线,与“知名不具”对自己持久的隐秘关注的心理变化交织并行,最终在“知名不具”的死讯中,实现突破与跨越,将对“窗外风景”的眺望定格为生命中的永恒。作家选择呈现人在现实变迁背景下的遭遇、命运及人性的善恶,呈现出照亮现实的积极的价值取向,实现讲好中国故事的叙事诉求。卢一萍的《无名之地》描写的是遥远的边地背景下人性的状态,触及现实生活中人的行为方式、精神诉求与生存伦理、道德意识、法律冲突的边界。小说以此表达出即使在荒凉、芜杂的“无名之地”,依然存在强大的世道人心的伦理和法理,守卫灵魂的边地“兵站”何时何处都不会缺失。
徐皓峰的《门前宝地》讲述天津租界中武馆内部的矛盾、纷争及世事变迁背景下习武之人的道路分化。在这里,作者试图使用电影技术、武侠叙事的“密钥”,将武馆的兴衰恩怨拓展到社会的“江湖”。他将故事讲述得曲折离奇、悬疑重重、扣人心弦,充满传奇色彩。在“好看”的“剧本化”小说叙事中,诠释中华武德的精深奥义,弘扬其中蕴藏的传统文化精神和人文意义,展露出特殊生存环境里,大智勇者的胸怀、气度、从容的人生选择,叙事在历史打开中潜隐地回到现实,完成了对存在真意的洞见与抵达。
这些作品注重现实性、时代性,试图让读者谛听来自时代生活深处的真实声音,注重穿透现实的表层,洞悉到细节之下的本质,让小说这种具象的艺术,能够诗性表达生活的整体性和有机性。
凸显震撼心灵的力量
现在的小说,越来越致力于捕捉和发掘市井人生的沉郁、朴拙之气。作家在揭示生活表象背后人性的幽暗、人生的尴尬处境时,更加注意凸显叙事所具有的直击、震撼心灵的力量。
《小说选刊》新年第1期遴选出朱辉的短篇小说《玉兰花瓣》。这篇作品貌似写一个“人与狗”的故事,实则深刻地触及当代老龄社会普遍存在的生存困境问题。其中,世道人心、伦理、温情的真相之外,陡然滋生出许多人生苍凉,读来令人不胜唏嘘。失去老伴、晚年罹患绝症、得不到抱养女儿照料的莲香,长久以来只与“土狗”毛豆相依为伴。通人性的毛豆,总是口衔玉兰花陪伴她去墓地祭奠老伴。莲香离世后,毛豆每天坚持口衔玉兰花往返于玉兰树和墓地之间。莲香与毛豆之间人、犬相伴的故事,照见了世道人心的悖谬和伦理的塌陷。文本牵扯出老年处境的尴尬和精神“病理”,也深刻触及一个人内心最柔软、最脆弱也最执着地对自我尊严维护的念想。
黄昱宁的《离心力》,表面上书写几个年轻人有关租赁房屋的生活琐事,通过对生活可能性的“虚构”,凸显年轻一代价值观和伦理感的迥异,从另一种维度揭示生活表象背后人性、存在的尴尬,以及维系人的尊严的无奈感。在这里,我们可以感受到叙事对现实构成的强大的反思性和批判性力量。娜仁高娃的《瀑布》,选择两口子对远离尘嚣的山地的踏访,与年轻牧民巴格巴的邂逅,他们彼此唤醒的不仅是有关大自然、历史的玄想,还有各自关于情感、命运、尊严的生命记忆。津子围、颜洪斌的微小说《满绿》《城里有套房子》,以微小的体量,表现“简洁而浩瀚”的精神意蕴,凸现出作家对现实体验的抽象、概括的整饬力量。
文学作品是作家笔下文字与内在精神、审美文化的结晶体。作家叙事的天空,需要简洁、澄澈和深邃,需要具备人民性、时代性、人文关怀的精神格局和志向。这是我们对小说的期待,也是新的历史条件下小说努力的方向。
(本文系国家社科基金重大项目“中国当代作家写作发生与社会主义文学生产关系研究”〔22ZD273〕阶段性成果。)
《光明日报》( 2023年01月11日 14版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)