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)
默克中国总裁安高博:富有远见的跨国企业都会继续加码中国市场******
【跨国企业在中国】
编者按:走进在华跨国企业,听外企老总谈“中国式现代化机遇”、释“经济全球化之道”。
中新网10月19日电 题:默克中国总裁安高博:富有远见的跨国企业都会继续加码中国市场
中新财经 吴家驹
“默克董事会对于中国的投资毫不动摇,默克在中国深耕近百年,不搞短期,信仰长期主义。”近日,默克中国总裁安高博接受中新财经专访时如是说。
安高博指出,随着中国产业结构升级完善、本土创新实力不断提升、经济持续发展,同时中国秉持高水平对外开放政策,加快构建新发展格局,真正富有远见的跨国企业都会继续加码中国市场,不断完善业务布局。
访谈实录摘要如下:
中新财经:过去十年,中国经济发生了巨大变化。您如何看待近十年中国经济的发展?哪些方面给您留下了深刻印象?
安高博:我在中国工作和生活了二十多年,见证了中国迈向高科技国家的转型之路。
中国经济总量由2012年的53.9万亿元上升到2021年的114.4万亿元,占世界经济比重从11.3%上升到超过18%,成为推动世界经济增长的第一动力。十年的非凡变革、开放及创新彰显了中国经济的强大韧性和活力。
今天的中国,已不再满足于成为“世界工厂”,过去十年中国正在以一种堪称奇迹的“中国速度”大力推动创新,显著增强科技实力,积极拥抱数字化、人工智能或生物医药等未来趋势,向高科技国家的目标稳步迈进。目前,中国的数字经济规模已位居全球第二。人工智能、区块链、量子通信、智能驾驶、生物制药等新技术开发应用走在全球前列,互联网医疗等新业态新模式已成为常态。
同时,默克有幸能够深度参与并贡献中国市场的高速发展,并与中国市场共同创新、共同成长,既是中国市场经济发展的参与者,也是中国迈向中国式现代化实践的见证者。
中国是默克全球的重要战略市场和增长引擎。自1933年在上海建立第一家公司以来,近百年来默克扎根中国,坚定本土化策略,迄今已发展壮大成为在全国拥有20多个实体、4500多名员工的在华跨国公司。默克的三大业务板块——医药健康、生命科学和电子科技,目前也都已全面在上海及长三角地区投资布局。纵观默克在中国的所有业务,过去十年我们的总投资达到了约55亿元人民币。
中新财经:近些年,中国持续优化营商环境,进一步加大鼓励外商投资力度。默克对于现在中国市场的哪些方面最感兴趣?
安高博:在中国的这二十多年,我亲眼目睹了中国不断深化的改革开放,见证了中国经济的腾飞和现代化建设,特别是基础设施的全面升级,同时也感受到了不断改善的营商环境,包括高效的政府办公效率、外商投资法的进一步深化落地、知识产权保护意识的普遍提升等等。中国对于我本人和默克而言,都有着极为特殊和重要的意义。
我们根植中国的一个重要原因,就是这里有着世界一流的营商环境——以服务企业为根本的思维,汇集人才、金融和产业为一体的商业氛围。特别值得赞赏的是现在的一站式服务,这加快了外企项目的落地,减少了复杂的申请环节。我们广东创新中心的成立就受益于“中国速度”,从第一次和广东政府的会见到项目开业只用了一年左右的时间,同样我们已经落成的M Lab™上海协作中心和电子科技中国中心,都获益良多。
其次,中国已经发展了完整的产业链基础,特别是在高新科技领域。默克把电子科技业务和生命科学全国运营总部设立于上海就是一个很好的见证。今天上海已发展为我们跟中国客户交流的枢纽,默克诸多业务的研发、生产和客户合作中心均在上海落户。
最后也是最重要的,中国已经成为全球重要创新中心的发源地。默克携手中国合作伙伴不断推动新技术和新应用,也为默克在中国和全球的发展壮大源源不断输送着优秀的人才。2019年,我们在上海设立了在华首个创新中心,并宣布设立1亿元人民币种子基金,助力中国初创企业。
默克的战略与中国的“十四五”规划的相关方面高度吻合,默克从事的主要业务也符合中国的战略新兴产业范畴,不断改善的营商环境、完善的产业链接触以及创新引擎作用将使我们能更好地深耕中国市场,携手本地合作伙伴共同推进中国乃至全球相关产业的发展。
中新财经:您认为中国市场对于跨国公司有哪些吸引力?
安高博:中共二十大报告强调了“加快构建新发展格局,着力推动高质量发展”,特别是推进高水平对外开放的政策立意,强调将坚持实施更大范围、更宽领域、更深层次的对外开放,这对我们而言,无疑是十分令人振奋的,也为外企后续在华发展获得更多利好的细节政策支持提供了强有力的战略指引。
随着中国产业结构升级完善、本土创新实力不断提升、经济持续发展,同时中国秉持高水平对外开放政策,加快构建新发展格局,真正富有远见的跨国企业都会继续加码中国市场,不断完善业务布局。而从更广阔视野来看,中国已不再只是一个充满潜力的巨大市场,更是影响全球发展态势、构成企业全球战略成效的重要因素。
中新财经:作为一家在医药健康领域有着丰富经验的企业,默克如何看待中国医药健康领域的发展前景?
安高博:我们坚信,中国作为医药大国,无论接轨全球,还是本土创新,未来中国医药健康行业仍将呈现蓬勃发展的态势。在中共二十大精神和《“健康中国2030”规划纲要》的指导下,中国对于推进健康中国建设、增进民生福祉,特别是提升医药健康的服务质量、可及性及创新性提出了更高要求。
基于开放、创新的环境,同时借助加速审批等一系列政策“东风”,中国医药创新生态逐步完善和优化,且充满活力,这将为中国乃至全球患者带来福祉。但在此过程中,创新疗法的可及性和可支付性是中国医药创新面临的一大挑战。
默克一直与中国紧密合作,加快将关键药物本地化生产,并持续研发新药以满足本地病患需求,且投资建立研究和创新中心,持续整合默克及产业链的先进科技和制造等专长优势。与此同时,我们还积极携手本地合作伙伴,为中国患者提供更加触手可及、更高效便捷的医药健康服务。
中新财经:今年5月,默克宣布了在生命科学和电子科技领域的两项重大投资。默克为什么选择在中国投资这两个领域?如何看待这两个领域在中国的发展前景?
安高博:中国“十四五”规划发布时,我们便注意到默克的三大业务领域与中国当前的阶段性发展重点高度契合,并与中国的创新驱动发展策战略方向一致。默克积极支持中国生物技术和电子科技行业的发展,为中国的医院和患者提供先进的药品,并为积极创建“健康中国、数字中国、绿色中国”奉献我们的力量。
在电子科技领域,从笔记本电脑到智能手机,从液晶电视到各类可穿戴智能设备,中国如今不仅是全球最大的消费电子生产国,更是最大的消费市场。随着新冠疫情引发全球范围内的新一轮数字化浪潮,以及中国加大数字技术设施建设,我们将迎来数据爆发式增长和电子产业进一步快速融合发展,中国市场正处于潮头浪尖。
我们相信,默克在中国市场进一步加大投资,布局未来新一代电子科技发展将是明智之举。我们也希望以此积极参与并融入中国未来的数字经济和创新生态,尤其是通过材料创新来助力5G、人工智能、量子信息、物联网等一批新兴数字科技的发展及应用。
在生命科学领域,中国作为世界第二大生物制药市场,在政策支撑、人口老龄化/慢性病、疫情挑战等带来需求等因素的推动下,中国生物医药市场潜力巨大,未来仍将是黄金赛道之一。通过与科学界深入合作,解决生命科学中棘手的问题是默克生命科学的目标。
近些年来,默克生命科学不断扩大全球战略布局,加强自身在华及亚太地区的供应链建设,并积极与本土合作伙伴及行业专家紧密合作,以切实推动科学研究,提高药物研发和生物制药生产的质量和效率,力求为获取准确可靠的诊断和检测结果提供安全的保障。
中新财经:目前,全球经济形势发生了很多变化,这些是否会对默克在中国的业务产生影响?您如何看待中国经济的发展前景?
安高博:2022年,全球经济环境日趋复杂,地缘政治紧张局势升级、新冠疫情复燃等因素使得中国及企业均面临巨大的压力。
但现在中国进一步加快构建新发展格局,着力推动高质量发展,推进高水平对外开放。我们相信,尽管短期内世界主要经济体普遍面临经济下行压力,但是中国的持续发展和对外开放将为世界经济复苏和增长注入强大动力,为外资企业在中国的长期高质量发展提供了长足动力。
同时,在复杂环境下我们也看到了许多积极信息。例如,今年正值中德建交50周年,德国政府近期也释放出积极友好的信号,德国总理朔尔茨表示是全球化“让很多的繁荣成为可能”,德国与欧盟必须与包括中国在内的许多国家开展贸易,这令包括默克在内的许多跨国企业感到获得了支持。同时,中国经济所展现的韧性以及中长期稳中向好的趋势,也令许多致力于可持续发展的企业愿意在此深耕。
无论是国家还是企业,在发展的长河中总会面对不稳定和变化的浪潮,我们需要保持长远的目光,坚定的信心,致力于长期发展。而默克作为一家拥有354年历史的全球性企业,长期的信赖建立于不变的承诺与行动,默克董事会对于中国的投资毫不动摇,默克在中国深耕近百年,不搞短期,信仰长期主义。
默克会继续基于对中国市场需求的深刻洞察,以领先科技为基点,以数字化、健康、绿色可持续为导向,在生命科学、医药健康和电子科技三大领域持续深耕,持续扩大投资孵化范围和本土化创新力度,不断拓展在华业务版图和潜在领域,与本地创新企业、政府机构进行通力合作。
我们满怀好奇地展望未来,这是科学和技术的未来,也正是能够在中国得以深度塑造的未来。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |