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）

一位德国学者的书法之道******

　　作者：张杨（西南交通大学外国语学院副教授）

　　中国书法在德国的传播至少可追溯至18世纪下半叶，迄今已有两百余年历史。在当代，得益于中德两国在官方和民间层面的交往日益频繁和深入，德国民众有机会躬体力行修习书法，使得书法在德国的传播变得更加立体和鲜活。德国青年汉学家科尔雅·夸克纳克（汉语名李志成）的书法之道即为其中一例。

　　李志成与中国书法结缘于一个日本水墨画培训班。本想借此机会获得新的绘画创作灵感的他，却被简单而又丰富的黑白两色引入了书法的大千世界。在一次采访中，李志成谈及书法令他着迷的原因：第一，书法既简单又复杂，黑白色调、清晰有力的楷书笔画使之看似简单，但数量庞大的汉字以及多样的书体却又让书法具有令人难以置信的复杂度和难度；第二，书法中蕴藏着各式各样的美，严整的楷书之美，奔逸的草书之美，方正险劲的欧体之美，严整浑厚的颜体之美……；第三，练习书法仿佛在冥想，能令人处于一种平和且愉悦的状态，但同时又是一种挑战，因为书写者会怀着雄心壮志，遵守书法的“法度”，试图理解和内化单个的笔画、字或整首诗的精神以及书家的个性。

　　李志成将书法视为一面能够帮助他认识和感知自我的镜子。他说道：“曾经有一段时间，我每天起床后做的第一件事就是练习书法。仅仅几笔之后，我就能感觉到自己是否状态良好，是否能够很好地集中注意力。书法帮助我整理思绪，使我的生活有序。之后，我只需实施我在练字过程中感知到的东西，它是我的指南针和路标，从不对我撒谎，并且在我需要它时总在我身边。”在他2017年撰写的《〈哈利·波特〉与中国书法》一文中，李志成指出，如同哈利·波特在整个故事情节中一再被置于镜前而获得某种自我反馈一样，练习书法仿佛也是在照镜子，因为书写者通常会放松下来，专注于书写，从而获得内心的平静，最终更好地认识和感受自我；而根据心理学的观点，人对于自身行为的定期反思会增强与自我的联系，并由此可能更容易成长为理想型自我。

　　针对当下毛笔被硬笔取代、硬笔又被手机和电脑取代的特殊时代背景，我国当代书法家洪厚甜曾明确指出，这反而是书法涅槃重生的机遇，因为书法的实用性被彻底剥离以后，我们更容易将其当作一种独立的艺术形式来主动追求。对于书法在当代的意义和价值，李志成从人性角度提出了自己的见解。他认为，现代技术与生活的密切融合一方面为我们提供了诸多的生活便利，但另一方面却也让人越来越远离那种因自己动手且不走捷径完成某项任务而产生的愉悦感；在修习书法时，由于没有对提高效率和节省时间的追求，所以也就容易让人获得这种日渐缺失的愉悦感，这其实更符合人的本性。基于自身对书法价值的认识和书法实践的真实体会，李志成不遗余力地通过“教”与“展”双路径传播中国书法。

　　在明斯特大学学习中国研究和哲学时，他就开始与其他对书法感兴趣的汉学专业同学一道学习和练习书法；在本科学业结束后，他赴上海德国学校教授书法；在明斯特大学攻读硕士学位期间，他义务组织大学里的书法学习活动。随着越来越多的人对书法感兴趣，并且也一再得到学生的良好反馈，李志成获准开设一门对所有专业开放的书法课程。据李志成介绍，他的书法课程分为初级班和进阶班。初级班会从最基础的执笔练习开始，之后通过教授“永字八法”让学生感受楷书的八种基本点画运笔要点，此外他还会通过指导学生用毛笔画竹来比较中国的书画；在进阶班的课程学习中，学生不单单需要学习多种书体，还会学习书法作品中所呈现的中国成语和名言以及其中蕴含的观念和思想。

　　就内涵而言，汉语中的“书法”与德语直译过来的“优美书写”相去甚远。德国东亚艺术史学的创始人谢凯曾指出，前者是能够完全且直观地表达书家个性的艺术作品，后者的所指却是受制于无个性且具有装饰功能的规范形式的美术字。为了更立体鲜活地向德国人展示中国书法艺术，李志成专门创办了自己的网站来介绍中国书法，并于2019年底至2020年初在自己的家乡比勒费尔德举办了为期两个多月的个人书法展“白纸黑字——中国书法艺术、汉字及《千字文》”，展品为他自己所书的14节《千字文》韵文。尽管很多观众基于文化差异和语言障碍只能局限于欣赏汉字的外观，但他们却在李志成的书法作品中看到了热爱和愉悦。这正是孙过庭的“达其情性，形其哀乐”、张怀瓘“书则一字可见其心”等论断在异文化场域中的生动注脚。

　　根据当代诠释学的重要代表汉斯-格奥尔格·伽达默尔的观点，我们生活于其中的思想文化传统构成了进行理解与诠释活动时发挥作用的前见或前理解，它为我们理解和诠释事物提供了一种特殊而有限的“视域”。这种“视域”在与所需理解事物的不断互动中得到修正和补充，从而实现“视域融合”，在历史与现在、客体与主体、他者与自我构成的无限统一整体中完成理解和诠释任务。

　　李志成修习书法十余载，在此过程中，他深刻认识到了传统经典以及严格法度对于这门东方艺术的重要意义。他指出，对于经典作品的长期学习和临摹，不仅能够帮助书写者去理解汉字的结构和美学价值，而且还能让有着厚重历史沉淀的“法度”内化于书写者的创作之中，因此，要学好中国书法，非经历勤学苦练的辛劳不可。基于这种认识，李志成常常投入大量时间于书法练习，并尝试通过临摹大量经典作品去感受历代书法大家的生命律动及其所思所感。与此同时，浸润于西方艺术传统的他，也一直在寻求一条中西融合的书法之道。他认为，真正的书法大师绝不仅仅局限于吸收历代名家之长，还需将所学“功力”内化于自身的书法创作，用自己的生活感受来书写，从而形成能够真正表达自我的个人书风。基于此，他在书法方面做过很多尝试，试图以一种新的方式来书写汉字——哪怕常常因结果与自己所设想的不同而感到沮丧，但至少通过尝试能了解到界限在哪里，什么是被允许的，什么是错误的。

　　作为中华优秀传统文化的杰出代表，中国书法在德国的传播是一个典型的跨文化过程。传播的有效性只有在一种中德“视域融合”的认知范式中才能得以实现。李志成对中国书法的接受与传播，正体现了对这门艺术的一种跨文化理解和诠释；他的书法之道，是建立在“视域融合”基础之上的守正与创新。

　　《光明日报》（ 2022年12月22日 13版）