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）

国双科技祁国晟：在赋能数智化转型路上不断夯实“底座”******

　　■文/光明网记者 李政葳

　　审前过滤、阅卷审查重点标注与高亮识别、文书自动生成、智能文书校对……这是我们在国双科技北京总部展厅一角看到的一幕，这里系统展示了大数据赋能“智慧司法”建设的生动实践。

　　通过使用智讼系统，原来一位法官要做4个小时的案件，现在仅需要10分钟。作为中国领先的大数据和人工智能解决方案提供商，国双科技不断发挥在该领域积累的技术能力，在政府及央企数字化转型中发力探索。

　　回顾国双科技的创业经历，也正是国内大数据、人工智能产业发展以及技术赋能行业的缩影。如果把时间指针倒回到千禧年初，此时中国互联网发展已10年有余，在网易、搜狐、阿里巴巴、腾讯、百度等互联网公司掀开时代帷幕之后，一批又一批互联网弄潮儿投入巨大蓝海。国双科技创业团队便是其中一员，成为时代洪流中的开拓者。

　　迭代的是技术，不变的是持续积累

　　见到国双科技创始人、CEO祁国晟，是在展厅旁边的一间会议室里。经历了行业的初创、发展、变迁，此时的祁国晟多了不少沉稳和淡定。他背后的国双科技成立于2005年，英文名叫“Gridsum”，是“Grid”（网格）和“Sum”（求和）两个单词的合成，代表用并行分布式架构Grid处理加法Sum运算。

　　17年前的这一命名逻辑，始于祁国晟对于分布式计算的敏锐技术预见。这一思考，也在云计算、大数据等新一代网络架构升级及信息技术落地的当下逐渐得以验证。

　　“我们认为，它是一个并行且可以并行化运算的数据仓库系统，可以拿来服务新一代数字化、智能化转型企业需求的‘底座’。它支持了当年很好地服务世界500强外企。”祁国晟回忆。

　　团队成立之初，国双科技将服务客户聚焦于大型及超大型企业。在最初为上百家世界500强企业提供大数据处理SaaS的服务中，积累了强大的数据处理能力，并在不断衍生迭代中将SaaS从应用变成平台，推进自主SaaS软件的PaaS化发展，实现了国产软件技术的产品化推进。“当时百分之八九十的业务是服务500强企业。但是现在一半的业务是这些，其他一半是央企。”祁国晟说。

　　迭代的是技术，不变的是一以贯之的创业理念。伴随国内消费互联网产业不断发展，国双科技经历了基础算力积累期、智能算法成熟期、产业场景贯通期。这三次重大业务转型，在外部看来都是跨越式甚至是进入完全不同的赛道。但就自身而言，国双以科技力解放社会生产力、以科技劳动迭代生产关系的初心从没变过。

　　“我们的发展战略还是和在上市时招股书里写的一样——要把‘底座技术’抽出来产品化，然后去服务数字化、智能化转型企业的需求……”祁国晟提到，以前服务500强企业时发现，平台软件“底座”不会购买中国软件公司的产品，但在中国做业务时需要购买一些SaaS、应用，以适应中国的互联网环境。

　　2016年以后，国双用三年的时间把积累十几年的能力“底座”，转变成了一个平台级的软件，这也带动了国双客户结构的转变。“大量央企在目前自主可控、安全可靠的信创要求下，在数字化、智能化转型浪潮下，平台软件实实在在地给企业带来利益与价值。”

　　2022年开年伊始，国双科技呈现出强劲的业务增长态势。截止目前，2022年合同订单额接近10亿元人民币，并在不断增长中。

　　打造智能化转型的“底座”工具集

　　“数字化、智能化转型的概念很宽泛，我觉得它应该是在新的信息科技时代，可以做到大幅地解放生产力。”祁国晟这样判断。

　　在产业数智化转型浪潮中，油气田作为国家战略资源和工业基础，始终追求提质增效和高质量发展。2019年，国双与某超大型油田企业开展了石油炼化产业的数字化、智能化转型探索。

　　在转型过程中，数据壁垒、数据安全等问题备受关注，尤其是重点行业、重点央企的转型更为谨慎。对于国双科技的核心优势，祁国晟概括为以下两点：一是把很多原来条块分割、烟囱式的数据实现全面打通，数据打通以后就能够比较容易地、实时地拿到个人透明的、全面的数据；二是在智能化转型中可以比较有效地运用算法模型，一手知识、一手数据，双轮驱动很好地支持甚至部分替代脑力劳动者。

　　“这几年实践证明，非常有效！”基于全面感知的物联接入，数字化、智能化融合管理体系，信息安全保障体系以及数据和业务的智能协同，国双科技打造了一套全面感知、自动预测、智能调控、实时优化的产业智能化解决方案，实现了油气田企业的组织优化、效率提高、管控提升、成本降低的若干建设性目标。

　　“数字化、智能化转型的‘底座’，就是一个工具集。就像去解决别人问题时，会带一个‘背包’，里面装着工具。这就要求工具集非常完备、非常稳定好用。”在祁国晟看来，在做别人看似定制化、个性化工作时，因为有了强大的工具集，既可以让客户感到满意，又很有效率，“这个就是‘底座’的能力”。

　　从实践来看，任何一家大型企业的数字化转型，都不止是一项技术工作，更多的是管理理念通过技术工具、信息系统的输出。而对于各行各业来说，数字化转型都不是一夜诞生，而是基于几十年技术创新的延续。“我们的优势在于过去积累的时间非常长，在积累过程中又因为种种原因，心无旁骛地去做聚焦、深耕，让我们有非常完备的工具集。”祁国晟说。

　　自2020年以来，此起彼伏的疫情给数字化按下“快进键”。基于国双科技解决方案，上述油气田在面临疫情带来现场减员的管控下，不仅没有因此造成对生产的不利影响，反而实现了产量不减反增的收益。

　　“根据疫情防控要求，生产现场人员只能控制在30%，这种情况下数字化价值就实实在在地凸显出来了。疫情推动了数字化、智能化需求，很多央企在数字化转型以及自动化运维、数字孪生上有明确需求，给了我们很多机会。”祁国晟说。

　　让“底座”更加自主可控、安全可靠

　　在过往的企业数字化、智能化转型中，往往采用咨询、平台软件选型、实施三步走式方式推进。而在平台软件选择上，大多面临着国外企业垄断的局面。鉴于数据安全、本土适配、性能优化等诸多需求，亟需拥有自己的基础软件来解决“缺芯少魂”中“魂”的问题。

　　“我们要做的是，第一要有自己的平台‘底座’能力；第二要在这个平台‘底座’能力的边界上，滋生出来咨询，也就是和他对接的能力。”祁国晟说。

　　通过多年在大数据及人工智能领域的浸润，国双科技将自主可控、安全可靠数字化、智能化软件“底座”技术优势，运用于大型企业及政府数字化、智能化转型。

　　在夯实平台软件“底座”能力的同时，国双科技也在不断打磨基于业务场景的理解与咨询能力，将大数据、人工智能的解决方案，从技术层面提升至覆盖技术工具、信息系统、IT和DT等综合输出的管理理念层面，助推大型企业实现自上而下全业务、全链路的集团级数字化、智能化转型。

　　不同于传统的病毒库、攻防，国双科技更是将安全根植于数字化产品研发的骨髓里，确保超大型企业庞杂数据处理中的安全与稳定。比如，在平台开发和应用过程中，先后开发出自主可控的数据仓库、智能CRM等大型企业应用软件，可以对SAP、甲骨文（Oracle）等国外同类产品进行升级替代，成为“国产替代”计划的一个重要组成部分。

　　截止目前，国双科技已拥有3000多项专利技术，并将不断加大技术研发投入，促进平台级软件“底座”更加成熟稳健。因此，国双科技成为工信部颁发的“网络安全技术应用试点示范单位”，其工业互联网数据安全智能检测平台也成为“网络安全技术应用试点示范项目”。

　　经历创业之初的筚路蓝缕和行业转型的裂变升华，未来在深耕企业服务的基础软件领域中，国双科技将搭建包含咨询、平台基础软件、实施在内的生态系统，以对接更多政府及企业，为其提供更高效、精准、便利的大数据、人工智能一站式解决方案。“做一个成熟的基础软件企业，建立一个‘ecosystem’！”祁国晟这样说。