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)
对话丨电竞“名嘴”管泽元:解说不能只在意金句******
“究竟什么样的结局才配得上这一路的颠沛流离?从差一点无缘季后赛,到最终杀进决赛。Deft最后一舞还在继续,他甚至站在了舞台的正中央!”
在英雄联盟S12半决赛第四局,DRX推掉GEN的水晶后,以黑马之姿闯进了S12决赛。管泽元的声音一如既往充满激情,尽管被淘汰的GEN是他喜欢的战队。
入行八年,管泽元和中国电竞一同成长。如今,他已成为中国电竞解说的招牌之一,“跨界”之旅更是颇受好评。这些经历,让管泽元对解说、对电竞有了更深刻的认识。
鸟巢
“小时候,从家一出来就能看到鸟巢,见证它从无到有,一点点建起来。鸟巢叫国家体育场,它就是咱们中华民族的体育象征。”
2017年,中国大陆地区第一次承办S赛,英雄联盟全球总决赛的冠亚军决赛在鸟巢举行。于管泽元而言,那是他解说生涯迄今颇为难忘的一场比赛,也是职业生涯的重要一环。
决赛开场环节壮观而热烈,周杰伦现场为观众献唱,场面之盛大不逊色于任何赛事。
但对于很多中国电竞观众来说,那是一段令人百感交集的回忆。因为最终在鸟巢登场比赛的,是两支来自韩国LCK赛区的战队。
S7决赛海报。图片来源:英雄联盟赛事官博。彼时,中国电竞正走在飞速发展的道路,以英雄联盟项目为例,更多资本进入职业战队,受众市场不断增大。次年举办的S8比赛中,iG在韩国为LPL赛区拿下了历史上第一个S赛冠军。
直至今天,英雄联盟仍是中国最受欢迎的电竞项目之一。此外,王者荣耀、和平精英等项目的赛事也日渐红火。过去十年,中国电竞行业迎来了飞速发展。
2014年开始解说生涯的管泽元身处其中,真切感受到了变化的发生。“第一是受众影响,大家对电竞的接受程度更高。其次出现了非常多伴生的产业。另外,中国电竞项目在全世界范围内的影响力,跟我刚入行那会是不一样的。”
解说
S12期间,管泽元的预测频频登上微博热搜。当然,LPL战队在S12的表现,没有几个人事前能预测正确。
管泽元为S12决赛解说之一。图片来源:英雄联盟赛事官博。“毒奶”是管泽元身上一张著名的标签,这起源于几次不成功但令人印象深刻的预测。实际上,他也有很多次预测正确,由于“幸存者偏差”,往往被人们忽略。
“大家把这个东西当成一个梗去玩,我也欣然接受。但认真讲,任何预测在没有出现结果前都是不确定的。现在为了避免再有类似情况,我尽量避免参与预测。”
“毒奶”这张标签只是锦上添花的点缀,管泽元一路走到今天,成为S赛决赛解说台上的常客,更多是因为专业、努力与热爱。
就如同S12半决赛GEN被DRX淘汰后,管泽元那番解说词所展现出来的——他有着自己支持的战队,更在工作中保持着超出战队、赛区局限的纯粹热爱,这正是电竞行业很多从业者所缺少的。
图片来源:英雄联盟赛事官博。尽管解说时金句频出,但管泽元对此并没有刻意追求。“解说工作,在一局甚至一周的比赛里,90%的时间需要稳定地娓娓道来,不出问题。或许有10%是高潮,但不可能满脑子想着这10%。”
伴随着电竞赛事日渐红火,站在台前的从业者们逐渐成为公众人物,赞美与争议也不可避免地接踵而至。管泽元对此看得很谈,在他眼中,既然是表达者,就要接受被误解。“这个世界上这么多人,不可能所有人都理解你,更不可能所有人都认同你。”
破圈
无论是欧冠、NBA的解说台,抑或少年偶像参加的运动综艺,如今在很多地方都能看到管泽元的身影。
“年轻时也是在天上摘星星的人,到这个时候宁愿在泥地里打滚也要把球给救回来。”客串NBA解说时,管泽元形容格里芬的这番话,深深触动了很多老球迷。
受访者供图。在中国电竞行业追求大众化、追求“破圈”的时候,管泽元成为了走在最前面的人之一。他跨界的成功,更多是由于自身职业素养过硬。其他领域的观众喜欢他不因为他是“电竞解说”管泽元,而因为他是对这些项目“了解而热爱”的管泽元。
涉足篮球、足球等崭新领域,让管泽元有了横向对比的机会。“在中国,电竞的实力以及整个全球范围内的影响程度都是最好的那一批。我去解说其他项目的比赛,更多还是别人的比赛,本土化方面的区别是非常大的。”
在他看来,目前中国的电竞赛事直播制作已经达到较高水平。“在制作跟直转播的规模以及质量上,我觉得电竞现在是最牛的。以英雄联盟电竞转播规模和制作水准举例,比起很多传统项目要好太多了。”
尽管如此,与历史久远的传统体育行业相比,电竞在文化底蕴方面有着天然的劣势。管泽元认为,以电竞的运行方式和年限,很难出现像传统体育那样的文化,也很难通过单一项目产生文化层面的东西。
北京,夜色中的国家体育场“鸟巢”点亮绚丽灯光。中新社记者 易海菲 摄“电竞作为一个概括词,包含了太多不同的内容、不同的项目,电竞的单一项目很难持续较长时间。”他说,电竞行业从业者们目前主要在做的,还是服务眼前的观众和赛事。
采访摘要
Q:你的解说生涯伴随着中国电竞行业的发展,你觉得其改变最大的是哪方面?
A:第一是受众影响,大家对电竞的接受程度更高,电竞赛事赞助商的阵容越来越强大、直转播的覆盖面越来越广、各个平台渠道以及媒体都在做跟电竞相关的事情。
第二就是出现了非常多伴生的产业。第三是全世界范围内,中国在电竞这个项目上的影响力,跟我刚入行那会是不一样的。
Q:你认为LPL的“周末饭堂夜”这类节目,是不是关于电竞文化的有益尝试?
A:我个人认为以电竞的运行方式和年限,很难出现像传统体育那样的文化,也很难通过单一项目产生文化层面的东西。
电竞作为一个概括词,包含了太多不同的内容、不同的项目,电竞的单一项目很难持续较长时间。我们这些节目在努力,但是目前真正的意义还是服务观众和赛事。
Q:你曾解说NBA、欧冠等比赛,是电竞“破圈”的代表。你觉得传统体育和电竞之间差异最大的是什么?
A:我个人而言,解说工作的差异并没有那么大。电竞解说是所有项目解说中最困难的,也是要求最高的。
在中国,电竞的实力以及全球范围内的影响程度都是最好的那一批,我去解说其他项目的比赛,更多还是别人的比赛,本土化方面的区别是非常大的。
在制作跟直转播的规模以及质量上,我觉得电竞现在是最牛的。以英雄联盟电竞转播规模和制作水准为例,比起很多传统项目要好太多了。
Q:电竞项目解说在光鲜背后,是否也有不为人知的困难?
A:任何事情你想把它做好,背后一定要付出相应的努力和代价。应该去学会接受所有它带来的好的和坏的,没有觉得有那么多行业辛酸。
你要接受你是表达者,被误解就是表达者的使命,这个世界上这么多人,不可能所有人都理解你,更不可能所有人都认同你。
Q:你觉得电竞解说和电竞选手之间应该是什么样的关系?
A:应该处于一种稍有配合但尽量不要有过多接触或者连带的关系。
毕竟解说是剥离于赛场之外的职业,并没有参与到竞技本身。可以有轻度的关联,比如说有一些专业性的问题,私下请教一下选手,或者说通过官方节目,跟一些选手建立比较良好的交流,但是在解说这份工作当中,你对他们应该是一视同仁的。
Q:在你解说过的比赛中,印象最深刻的是哪场?
A:应该就是2017年在鸟巢解说比赛。我是北京人,家在四环边上。小的时候,从家一出来就能看到鸟巢,能看到它从无到有,一点点建起来。
申奥成功后,作为一个北京人就有那种自豪感——北京要承办奥运会了。鸟巢叫国家体育场,它就是咱们中华民族的体育象征。有一天,你因为工作做得不错,有机会可以在里面去工作。那是你从小看到大,一直仰慕的东西。
Q:你的解说语录有很多,自己最满意的是哪一句?
A:解说工作本身是很难复制的。我会去避免说同样内容,哪怕我觉得它真的很好,但我最多说两次。如果作为一个解说,你在意的是所谓的金句,你很难把工作做好。
解说工作,可能一局游戏甚至一周的比赛里,90%的时间需要做的都是稳定地娓娓道来,不出问题,可能有10%是高潮,但不可能满脑子想着这10%,更需要注意的是怎么让观众舒服。
Q:对于自己所谓的“毒奶”体质,你如何看待?
A:大家把这个东西当成一个梗去玩,我也欣然接受,但认真讲,任何预测在没有出现结果之前都是不确定的。
最开始出现这个事的时候,我确实预测错的比较多,其实我之后也很多次预测对,但没有人注意。现在为了避免再有类似情况,我尽量避免参与预测。
Q:你也是资深足球迷,卡塔尔世界杯马上开幕了,有没有支持的球队?
A:这还真没有。世界杯肯定最支持的是自己国家,但是在世界杯咱没有国家队。我可能就都看看,没有说特别支持的队伍。
跟最喜欢的俱乐部相关,所以皇马球员肯定会格外关注,要硬说我觉得今年巴西可能会多关注,也是因为它有比较多皇马年轻一代的球员。加之我在足球启蒙的时候巴西强,是比较喜欢巴西国家队的。
Q:很多年轻人想做职业电竞解说,你对他们有什么建议?
A:如今,入行电竞行业是比较简单的事情。现在电竞项目、经纪公司都有非常固定且公开的面向社会、校园的招聘,不太会求职无门。
你要做的就是加强自己,无论是学历,还是专业能力。
Q:一些青少年梦想成为职业选手,你作为职业解说和玩家,想给他们什么建议?
A:时代的发展已经不太会出现你想打职业,实力够,但你没有门路这种情况。
任何竞技游戏现在都有其自己的排行榜,只要你的实力够,甚至可以通过自己玩游戏就能找到工作,因为只要排名够高,就会有人来问你要不要去打职业。
如果你现在想打,努力一段时间,还没有任何人接触你,没有找到所谓的门路,可能你真的不适合这件事。
(记者 王昊)
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