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|安旭龙:爱读哲学书的“手游世界第一打野”******
——天赋觉醒,破境新王。
7月9日,2022英雄联盟手游全球冠军杯总决赛落幕。那一晚,状态更胜的NV战队问鼎首届全球冠军杯冠军,打野选手安旭龙(比赛ID:Long)荣膺总决赛最有价值选手(FMVP)。
彼时,他即将迎来自己的22岁生日。
捧起冠军奖杯时,Long被队友簇拥在了最中央。卸下压力的他,终露笑容。
两个多月后,NV战队捧起2022英雄联盟手游艾欧尼亚杯。队伍用一座新的奖杯为莫干山之行画上完美句点。而安旭龙再度荣膺FMVP。
“顺境中,你是我们最坚实的后盾。面临困境,你带我们突出重围,以一敌百,一击制胜。”NV战队为获胜功臣送上了这样的评价。在很多人看来,Long便是他们眼中的“手游世界第一打野”。
过往比赛中,“Unstoppable(不可阻挡的)”或许是形容Long用到最多的一个词,赛场上的他总能给予对手致命一击。而在生活中,他却是个佛系的人。对于未来,总喜欢说“走一步,看一步”。
其实一路走来,他对于电竞的热爱,从未改变。骨子里,Long向往王者,执着追求胜利。
图片来源:NOVA电竞俱乐部英雄联盟手游分部官博端游青训营的苦涩
从小学就开始玩游戏的Long,最初只把它当成一种娱乐。用他自己的话说,“最早的我,应该算是一个没有天赋的人吧。”
2019年冬天,彼时快20岁的Long参加了英雄联盟端游官方青训营。在众多选手中,他的年龄和操作水平并非条件最佳。
“有场选拔赛是给各大俱乐部经理看的。我在那场BO1出现了失误,让大家觉得我不太行。当时玩的蜘蛛女皇,在F6的位置闪现过墙去E对面的轮子妈,结果被她的护盾挡住了。”对于这次在外界看来颇为“离谱”的操作,Long记忆犹新。
图片来源:NOVA电竞俱乐部英雄联盟手游分部那次的操作最终未能成功,导致队伍团战失利。但在Long心里,操作前他便有着自己的想法。“当时我和认识的一个教练说了我的想法和比赛里的情况,他很喜欢我,也很理解我。”
可即使这样,在最终的选人环节,Long依旧遗憾落选。
进军手游
在Long看来,选择加入手游,也是抱着试试看的心态。加入NV战队后,没有任何手游基础的他水平却很快上升到了国际服前十名。但全新组建的队伍,对于Long的挑战同样很多。
他回忆道,“刚加入队伍时,我的脾气不太好,觉得队友哪里做的不好,就会爆发。比如他们不听我的话,或者训练赛不认真时,我就会说:既然你们不好好玩,那我也不好好玩了。”
去年8月的星火邀请赛上,NV战队错失冠军。在返程大巴车上,Long默默落泪。“那是我第一次体验到被淘汰、作为失败者离场的感觉。”好胜心很强的Long向来不喜欢失败的感觉。在他的理解中,即使自己不是职业选手,也会拼尽全力赢下游戏。
图片来源:NOVA电竞俱乐部英雄联盟手游分部官博手游冠军杯,夺冠
经过了一年多磨合,在英雄联盟手游全球冠军杯来到时,Long的最初想法是能打进八强。从入围赛,到八强赛,再到四强赛,队伍的状态有些起伏不定。
可当决赛真的到来,Long开始冷静地分析局势。那晚的首局比赛,NV战队完成逆风翻盘,先拔头筹。“第一局结束,我就感觉大概率能夺冠”。
“记得最后一波我们推高地之前,我还和队友说,大家都别急,慢慢推,平静一点。而推掉之后,我说,现在你们可以急了,可以膨胀了。”
就这样,Long拿到了手游职业生涯中第一个分量十足的冠军。
图片来源:安旭龙微博爱读哲学书
成功当选FMVP后,Long并没有显得十分激动。对于这种平静,他归功于自己阅读的哲学书籍。
在社交媒体为数不算多的动态中,除电竞外,很多都是Long晒出的读书照片。从解读“孔孟思想”的著作,到讲述古老智慧的《易经的奥秘》,他在其中收获良多。“里面有一些话,告诉你做人要谦虚一些,不要太高看自己。”
或许,这就是大家认为Long为人谦逊的原因。
图片来源:安旭龙微博9月17日晚,英雄联盟手游艾欧尼亚杯决赛资格争夺战结束,NV战队击败FPX战队,进入赛事5强。
赛后,Long平静地表示:以后要多学习,慢慢进步。即使已经拥有冠军头衔,他依旧认为自己不是最强的。
此前2022英雄联盟手游赛事星光派对中,Long一人斩获TOP10选手、最受欢迎选手等四个奖项。
总决赛中,他再度斩获FMVP头衔。“想不到来莫干山能拿到第五个奖。”发表获奖感言时,他这样说道,满是自豪。
“做职业选手,就是一定要赢。”这是Long一直所信奉的,因为他深知电竞选手为何而生。
图片来源:安旭龙微博以下为专访部分摘编:
中新电竞:夺得全球冠军杯冠军、拿到FMVP,这些是你在职业生涯最初设想到的吗?为什么夺冠后还表示要向其他打野多学习?
Long: 最初没预料到,当时只设想去进八强。作为打野,想集大成于一身,所有人都会有优点和缺点。以后还是要多学习,慢慢进步。之后打比赛会用正常的心态去进行。
中新电竞:你曾经回忆,在端游青训营中,你用蜘蛛闪E希维尔的操作失误,影响了俱乐部对你的看法。但从你的角度来看,那次尝试非常特别。现在你还会坚持尝试类似操作吗?
Long:我一直以来都是这样。“我宁愿犯错,也不想什么都不做”这句话自己很认同,我也的确是这种风格的选手。
图片来源:NOVA电竞俱乐部英雄联盟手游分部中新电竞:你说初到NV战队时,会因队友训练不认真发脾气,因失利而流泪,这是出于好胜心吗?现在你和队友的沟通方式是否有所改变?
Long:现在基本上都是和队友好好沟通,但比赛失利也会觉得失落。(情绪)是一种双刃剑,如果脾气太随和的话,队友有时会不认真打。我属于那种比较随缘的人,走一步看一步。
中新电竞:如果选择一个英雄联盟的英雄来代表自己,你会选谁?能否给观众推荐一个适合上分的英雄?
Long:选择“破败王”,它的魅力太强大了。操作上就有特殊魅力,可以玩遍所有英雄。向大家推荐“蔚”,比较简单,属于那种无脑大招。
图片来源:NOVA电竞俱乐部英雄联盟手游分部官博中新电竞:你的队友Y1ze作为Theshy的粉丝最终决定冠军皮肤选择锐雯,你是否也有比较喜欢的选手?为什么会喜欢他?
Long:最初是喜欢Mlxg,后来是Tarzan和Canyon。我只喜欢强者,谁拿冠军我就喜欢谁。风格也受到了他们的影响。
中新电竞:之前的活动中,你跟周杰伦一队打比赛,你觉得他的操作如何?
Long:和他打比赛的时候不敢指挥,杰伦玩得开心就好。
中新电竞:一路走来,你觉得自己最大的收获又是什么?
Long:最大的收获是拿到了最高荣誉,成为了有称号的打野。未来想鞭策自己,往最强进发。
作者:刘星晨
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |