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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）

强化中医药知识产权司法保护******

　　近日，《最高人民法院关于加强中医药知识产权司法保护的意见》（以下简称《意见》）发布。《意见》提出了加强中医药知识产权司法保护的总体要求，并就强化审判职能，健全中医药知识产权综合保护体系提出具体措施，旨在回应中医药知识产权全链条保护的需求，积极推动构建中医药知识产权大保护格局。

　　中医药是中华民族的瑰宝，对于防病治病、维护人民健康具有极其重要的价值。从以往司法实践来看，中医药知产案件总体数量偏少、司法解纷选择不足，案件类型集中、保护覆盖不全，审理周期较长、专业能力欠缺等问题较为突出。《意见》作为中医药知识产权司法保护方面的专门文件，既全面覆盖了中医药知识产权各领域和环节，又立足实践需要突出了重点和难点，正是为了发挥司法机关职能作用，解决以往司法层面对中医药知识产权保护不足的问题，推动中医药高质量发展。

　　《意见》出台后有望产生一系列综合效应：一是审判职能得到强化。中医药高质量发展有赖于有力的司法支撑，《意见》的出台有助于各级法院优化审判资源，让法官在审理中医药领域原始创新、智能制造关键技术、重大科研项目相关案件时，实现“能判、愿判、敢判”，强化司法裁判的规则引领和价值导向作用，通过纠纷化解机制切实维护中医药创新主体合法权益。

　　二是提高行业创新的积极性，发挥专利制度共享共建的功能。通过确立中医药知识产权的司法导向，加强中医药的专利保护，使中医药企业除了通过“商业秘密”保护外，多了一道“专利保护”的选择，这无疑为部分创新型中医药企业打了一剂“强心针”。同时，随着更多的技术被纳入专利制度框架下进行保护，整个中医药产业交流共进的格局将得到进一步打开，这有利于中医药产业的整体技术革新与进步。

　　三是有利于建设更高水平的中医药知识产权综合保护体系。中医药知识产权保护是一项系统工程，《意见》从司法层面强调中医药知识产权保护，既有利于企业之间建立尊重知识产权、有序竞争的秩序，又能够在全社会营造珍视、热爱和发展中医药的良好法治氛围，有利于形成中医药知识产权保护合力。

　　为更好地实现司法对中医药知识产权的强有力保护，《意见》出台后，相关部门后续还需要做好相关配套和完善工作：首先，要明确中医药知识产权保护制度的对象，平衡社会公众与中医药知识产权权利人之间的利益。中医药领域的典籍是公开的，这是属于公众的财富，而其中哪些技术具有独创性，是属于个人的，需要精准识别。可以说，区分“进入公共领域的中医药知识”和“值得通过知识产权保护制度保护的中医药技术”是必须先行明确的要点。在准确识别二者的基础上，司法才能既避免错误保护公共领域知识，也避免错过保护值得保护的技术，厘清中医药知识产权的权利边界。

　　其次，要注重司法的科学性、技术性。强调中医药知识产权的同时，也需要注意到目前中医药专利领域创造性不足的事实。对司法部门而言，必要时可以通过专家论证等形式征求专业意见，以确保中医药知识产权保护工作的准确性和科学性。

　　再次，应当完善配套制度。中医药与其他工艺有区别，对中医药而言，国家应结合中医药领域的特点及特殊保护需求，完善针对祖传秘方等对象的中医药知识产权保护体系。如建立商标、中华老字号海外抢注预警制度、健全道地中药材地理标志保护制度、非物质文化遗产利用制度，在现有的中医药品种保护制度下强调行政责任以外的民事救济途径，以及充分利用药品专利链接制度等。

　　最后，解决当事人司法保护的积极性问题。我国中医药知识产权保护案件数量少的一个重要原因，就在于当事人选择司法保护的意愿不强。主管部门可以考虑探索通过政策鼓励的方式，鼓励企业主动开展二次开发与上市后再评价工作，进行专利布局，实现新技术、新工艺、新标准逐步产业化，真正让行业主体重视知识产权，发挥知识产权制度引导中医药市场良性运行的价值。

　　（作者：邓 勇，系北京中医药大学岐黄法商研究中心主任、教授）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）