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)
传承中华优秀传统法律文化 为全面依法治国提供丰厚滋养******
作者:陈祥健(福建省习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心副主任兼秘书长、福建社会科学院党组书记),陈荣文(福建社会科学院研究员)
习近平总书记在党的二十大报告中指出:“弘扬社会主义法治精神,传承中华优秀传统法律文化,引导全体人民做社会主义法治的忠实崇尚者、自觉遵守者、坚定捍卫者。”这一重要论述,为我们推动中华优秀传统法律文化创造性转化、创新性发展,更好服务全面依法治国建设指明了前进方向,提供了根本遵循。
中华优秀传统法律文化是中华优秀传统文化的重要组成部分,是全面依法治国的重要思想渊源
中华优秀传统法律文化是中华优秀传统文化的重要组成部分。习近平总书记在党的二十大报告中指出:“坚持和发展马克思主义,必须同中华优秀传统文化相结合。”中华优秀传统文化源远流长、博大精深,是中华文明的智慧结晶,“其中蕴含的天下为公、民为邦本、为政以德、革故鼎新、任人唯贤、天人合一、自强不息、厚德载物、讲信修睦、亲仁善邻等,是中国人民在长期生产生活中积累的宇宙观、天下观、社会观、道德观的重要体现,同科学社会主义价值观主张具有高度契合性”。法律是成文的道德,道德是内心的法律,中国人民在长期生产生活中形成的宇宙观、天下观、社会观、道德观等,也一定会在社会治理观中得以体现,并通过成文或不成文的规范形式予以表达,用以规范秩序,成风化俗,引领风尚。
中华优秀传统法律文化,为中国特色社会主义法治思想、法治观念、法治原则的生成与发展提供了丰富启迪。比如,“法”须“道”统的“道”“法”关系论,为坚持党对全面依法治国的领导这一首要原则,明确全面依法治国的正确方向提供了有益启迪;“民为邦本,本固邦宁”的民本思想,为坚持以人民为中心的法治价值取向提供了历史借鉴;“观俗立法”的法治经验,为坚持中国特色社会主义法治道路,明确法治道路应当建立在自己的国情基础上提供了历史智慧;“经国序民,正其制度”的治国方略,为坚持依宪治国、依宪执政,坚持在法治轨道上推进国家治理体系和治理能力现代化提供了重要启示;“法与时转”“治与世宜”的社会治理观,为健全和完善适应实践发展需要的中国特色社会主义法治体系提供了理念启迪;“法立,有犯而必施”和“难于法之必行”的治理经验,为坚持全面推进科学立法、严格执法、公正司法、全民守法提供了历史依据;“得其法”与“得其人”并重,“人法兼资,而天下之治成”的法治实施思想,为坚持建设德才兼备的高素质法治工作队伍,积蓄全面依法治国重要力量提供了思想基础;“人不率则不从,身不先则不信”“善禁者,先禁其身而后人”等正反两方面的强调,为坚持抓住领导干部这个“关键少数”贡献了治理智慧;“锄一害而众苗成,刑一恶而万民悦”的治吏思想,为坚持全面从严治党、找到自我革命这一跳出治乱兴衰历史周期率的第二个答案提供了法律文化渊源。中华优秀传统法律文化中的许多思想精华,经过创造性转化和创新性发展,成为全面依法治国理论支撑的重要组成部分,为坚持中国特色社会主义法治道路,发展中国特色社会主义法治理论,建设中国特色社会主义法治体系发挥了不可或缺的重要作用。
中华优秀传统法律文化通过创造性转化、创新性发展,在推动全面依法治国取得历史性成就中发挥了重要作用
自古以来,我国形成了世界法制史上独树一帜的中华法系,积淀了深厚的法律文化。对我们先人所留下的丰富的法制思想、深厚的法律文化,我们不能妄自菲薄、数典忘祖,而应该挖掘和传承其中精华,汲取营养,择善而用。习近平总书记强调,“历史和现实告诉我们,只有传承中华优秀传统法律文化,从我国革命、建设、改革的实践中探索适合自己的法治道路,同时借鉴国外法治有益成果,才能为全面建设社会主义现代化国家、实现中华民族伟大复兴夯实法治基础”。
习近平总书记不仅高度重视、积极倡导,而且为我们传承弘扬中华优秀传统法律文化树立了光辉典范。在指导推动全面依法治国进程中,习近平总书记经常引用传统法律文化中的经典名句来揭示法治建设的历史底蕴、民族特色和文化血脉。比如,他用“法者,国之权衡也,时之准绳也”“国无常强,无常弱。奉法者强则国强,奉法者弱则国弱”来宣示在法治轨道上全面建设社会主义现代化国家的基本国策;用“立善法于天下,则天下治;立善法于一国,则一国治”来阐释以良法促进发展、保障善治的重要意义;用“法非从天下,非从地出,发于人间,合乎人心而已”来揭示树立以人民为中心、反映人民意志、体现人民利益的法治理念的重要性;用“天下之事,不难于立法,而难于法之必行”来强调法治建设的重点和难点在于法律的实施,在于通过严格执法、公正司法、全民守法,推进法律正确实施,把“纸上的法律”变为“行动中的法律”,等等。这些精彩用典,生动诠释了中华优秀传统法律文化与中国特色社会主义法治道路之间的渊源关系,赋予了中华优秀传统法律文化鲜活的当代价值。习近平法治思想就是在融通马克思主义法治理论、中华优秀传统法律文化、党领导人民进行法治探索成功实践、人类法治文明的思想精华的基础上形成的,成为新时代推进全面依法治国的根本遵循和行动指南。党的十八大以来,在习近平法治思想指引下,我国社会主义法治国家建设深入推进,全面依法治国总体格局基本形成,中国特色社会主义法治体系加快建设,司法体制改革取得重大进展,社会公平正义保障更为坚实,法治中国建设开创新局面,充分彰显了中华优秀传统法律文化在丰润和滋养中国特色社会主义法治建设中所具有的重要作用。
推动中华优秀传统法律文化创造性转化、创新性发展,为全面依法治国提供丰厚滋养
思想文化是一个国家、一个民族的灵魂。习近平新时代中国特色社会主义思想是当代中国马克思主义、二十一世纪马克思主义,是中华文化和中国精神的时代精华。习近平法治思想是习近平新时代中国特色社会主义思想在法治领域的重要理论成果,是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分。党的二十大报告指出,“把马克思主义思想精髓同中华优秀传统文化精华贯通起来”,为我们推动中华优秀传统法律文化创造性转化、创新性发展,推动中华优秀传统法律文化与中国特色社会主义法治精神融通结合提供了根本遵循。我们要深入推动中华优秀传统法律文化创造性转化、创新性发展,坚定法律文化自信,赓续法律文化精神血脉,弘扬法律文化民族品格,挖掘中华优秀传统法律文化永不褪色的时代价值,结合新时代伟大变革、伟大实践、历史使命和时代要求,赋予其新的时代内涵,为更好回答中国之问、世界之问、人民之问、时代之问提供有益历史经验和法治智慧启迪。
加强基础性整理工作,全面系统地梳理中华优秀传统法律文化的起源、发展、流变、实践,对不同时代不同流派的法律思想、法律理念兼收并蓄,理顺传统法律文化的发展脉络,提炼出中华优秀传统法律文化一脉相承的内在精神,整理好中华优秀传统法律文化在各个领域各个层面的丰富表达,凝练形成中华民族法律制度、法律思想、法律文化、法律精神的独特标识。
全面系统地对律、令、格、式等成文法源进行收集、整理与分析,对判词、契约、民俗、家规家训、族规族训等司法守法行为规训中的优秀法律文化因子进行挖掘、梳理与拓展,加强对法律文化典籍、文物和历史遗迹的保护和整理,让书写在古籍里、蕴藏在文物中、凝结于遗迹处的优秀法律文化彰显出来、鲜活起来、传承下去。
研究总结中华传统文化之“道统”与古代中国“礼乐政刑”之“治统”的关系,确立中华优秀传统法律文化在“礼法”之治中的重要地位。研究总结中国传统法律文化对中国古代法制的引领机制,研究总结中国古代法制的整体架构、核心内容、内在逻辑、实施效果,研究总结其成败与得失,取其精华、去其糟粕,以史为鉴、开创未来。
在中华优秀传统法律文化的研究、阐释、宣传上下功夫,促进中华优秀传统法律文化在与社会主义核心价值观融通结合中实现创造性转化、创新性发展,化为人们日用而不觉的当代法律理念和先进法律意识。在继承中发展,在发展中继承,学古而不泥古,破法而不悖法,“以古人之规矩,开自己之生面”,让中华优秀传统法律文化为中国特色社会主义法治道路永续源头活水,为全面依法治国建设作出新的更大贡献。
《光明日报》( 2023年01月12日 06版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)