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)
硅谷“很冷”!谷歌、微软、亚马逊……万人级别大裁员******
中新网2月4日电(中新财经记者 谢艺观)“资本主义是无情的,招人的时候是talent,裁员的时候就是database里的一个data point,是随机程序被选中的‘幸运鹅’。”这位来自新加坡的谷歌员工最近刚刚收到裁员通知。
从去年开始,一场从美国旧金山湾区蔓延的硅谷裁员风暴,让数以万计的科技公司员工面临失业命运。曾经的“高工资”、“高福利”,如今伴随着一纸通知,全部化为泡影。
谷歌、微软、亚马逊……万人级别大裁员!
1月20日,谷歌CEO皮查伊在致员工信中宣布将全球裁员约1.2万人。据外媒报道,此次裁员是该公司有史以来规模最大的裁员,约占其全球员工总数的6%。
视频:谷歌员工抗议大规模裁员和低工资来源:中国新闻网
当被称为“硅谷养老院”的谷歌也加入到裁员队伍时,不少科技公司员工感受到了彻骨的“寒冷”。
不只是谷歌,美国科技巨头微软和亚马逊也开启万人级别大裁员。
微软近日表示,将在3月31日前裁员1万人;亚马逊近期也提到,将裁员1.8万余人,这亦是该公司史上规模最大的裁员。
当人们还没从震惊中走出,电子支付巨头PayPal又在1月底发布公告,在未来几周全球裁员2000名全职员工。
如果把时间线拉长,这波科技公司“裁员潮”,从去年上半年开始发酵,并于去年11月份达到一个高峰。当月,推特公司解雇约50%的员工;Meta宣布裁员1.1万人;亚马逊称或将裁员约1万人……
一位见识过2022年11月硅谷大裁员的Meta员工称,“心理上的震感尤其强烈,第一次真切地体会到了衰退和裁员。”
追踪科技公司裁员情况的Layoffs.fyi网站数据显示,2022年有1040家科技公司裁员,近16万名员工被解雇。而据美国就业咨询公司Challenger,Gray&Christmas数据,仅2022年11月,科技行业就宣布裁员52771人,创下自2000年该公司开始统计相关数据以来的最高纪录。
进入2023年,裁员“风暴”更加猛烈。Layoffs.fyi网站显示,2023年第一个月,就有两百多家科技公司裁员,超8万名员工被辞退。
“虽然幸运地从裁员‘饥饿游戏’中活下来了,但想一想还是很惊心动魄,这一波裁员感觉比上一波要严酷很多。”一位在美国工作的网友近日表示。
科技公司大裁员还引发了外籍员工留美身份问题。
在美国硅谷一家科技巨头供职十多年的华人软件工程师陈传昌表示,在这一轮“裁员潮”当中,被裁掉的年轻人压力更大。因资历不深,这部分人在劳动力市场没有优势。其中一部分人持 H-1B签证在美工作,如果两个月内找不到工作,他们就要离开美国。现在就算有公司还在招聘,规模也有限。有些年轻人难觅心仪的机会。
科技巨头们为何纷纷选择裁员?
在新冠肺炎疫情前期,科技企业曾借助自身优势一路高歌猛进,纷纷启动大规模招聘活动。为何这些科技企业如今又走上裁员之路?
当地时间2022年11月9日,人们在位于美国加利福尼亚州门洛帕克的Meta总部拍照留念。该公司当日表示,将裁员1.1万人。 中新社记者 刘关关 摄“我错了,我对此负责。”Meta首席执行官马克·扎克伯格对于裁员如是表示,“疫情之初,世界迅速转向线上,电子商务激增带来巨大的收入增长。许多人预测,这将是一种永久性的加速,即便疫情结束后也将继续。我也这么认为,所以决定大幅增加投资。不幸的是,事情并没有像我预期的那样发展。电子商务恢复了以前的趋势,而且宏观经济下行、竞争加剧、广告业务下降导致收入远低预期。”
不仅是Meta,梳理科技公司给出的裁员理由,疫情下的经济下行、过度雇佣、高通胀和高利率成为“高频词”。
“科技公司前期发展有点过快,存在一定盲目性,在过度扩张后或有一个调整过程;全球管控加强下也导致跨国科技企业利润下降。”中国现代国际关系研究院研究员陈凤英告诉中新财经记者,世界经济的收缩叠加国际关系紧张亦对跨国公司发展有所影响。
中国政策科学研究会经济政策委员会副主任徐洪才亦表示,“虽然企业裁员有其内部原因,但从共性上来讲,也因为全球经济不景气,企业的日子都不好过了。”
当地时间2022年10月28日,行人从美国加州旧金山推特总部大楼附近经过。 中新社记者 刘关关 摄“火车头”光环不再,美国经济将进入衰退?
“‘裁员潮’令人联想到本世纪初的互联网泡沫。”路透社报道称,2000年到2003年期间,廉价资金、高投资者预期和充裕现金流催生了科技行业巨大泡沫。
如今众多科技公司人员大规模收缩,是否意味着经历多年强势扩张的科技行业要面临衰退?
“目前科技企业生存环境发生巨大变化,无限扩张也受到限制,在新形势下,新科技怎么突破,新市场如何扩展,成为一个新的问题。”不过在陈凤英看来,“这不等于科技行业要走向衰退,而是科技创新到了一个瓶颈阶段,必须要有个突破。”
作为多年来美国经济最强劲的“火车头”,美国旧金山湾区的科技企业启动的这波裁员是否也预示着美国经济将出现衰退?
据CNBC(美国消费者新闻与商业频道)报道,经济学家认为,虽然这些裁员是突然的,对受影响的人来说无疑是破坏性的,但它并不是预示着是经济衰退的裁员浪潮。
ADP首席经济学家内拉·理查森表示,预示经济衰退即将来临的一个更重要的指标是临时工的雇佣减少和裁员增加,尤其是在制造业。
内拉·理查森说,2022年底,美国一项衡量工厂活动的指数自2020年以来首次出现收缩,而“制造业通常是衰退开始的地方”。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |