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)
体检机构抢推“阳康体检套餐” 是否值得购买?******
体检机构抢推“阳康体检套餐”
近期,由于不少新冠病毒感染者担心出现白肺、心肌炎等新冠病毒感染以后的后遗症,包括肺部CT检测的“阳康”体检业务备受关注。有线上平台数据显示,近七日含肺部CT的体检套餐环比上周成交额增长了70%。
对此,包括爱康国宾、美年健康,数字健康企业善诊等多家体检机构、线上平台争相推出了针对预防新冠后遗症的“阳康体检套餐”。记者注意到,“阳康体检套餐”中,除肺部CT检查,还包含多项科室检查、心肌酶等实验室检查、医技检查等,价格从几百元到几千元不等。若要打印结果胶片还需另外付费。
记者了解到,广州市某三甲医院做肺部CT检查费用为472元,加上急诊诊查费21元,合共493元,若是医保定点该医院,个人缴纳金额为177.30元(医保卡)。体检机构客服回应称,机构只做体检,若查出肺炎等情况,需要去医院进行治疗。
文、图、表/广州日报全媒体记者 赵方圆 文静 涂端玉
有机构推出一款“阳康体检套餐”显示卖出19万件
近日,记者登录爱康国宾健康服务小程序看到,该机构推出了多个预防新冠后遗症体检套餐,产品介绍称,可用于评估新型冠状病毒感染和康复人群的身体健康状况;发现新冠感染对于心肺等重要器官的影响;评估感染和康复人群的免疫力恢复情况;对心肺等突发疾病进行预警。
记者注意到,一款预防新冠后遗症体检套餐的基础价格为1261元,包含科室检查、实验室检查(血常规、肝功三项、肾功三项、心肌酶三项、超敏C反应蛋白、血沉、免疫球蛋白四项、艾纳-细胞免疫力检测)、医技检查(腹部彩超、心脏彩超、胸部(CT)-PJ、心功能检测及其他。与此同时,推出了售价759元的肺部深度专项筛查、售价2298元的“预防新冠后遗症专项检查深度免疫力检测”、售价3545元的中老年鸿福VIP体检等。还能在套餐基础上根据自身需求,自愿选择加项,包括心脑血管深度检测、新冠康复后专项检测、肺部深度检测等数十项检测,价格在几十元、上百元、上千元不等。
记者致电爱康国宾,客服又向记者推荐了几款广州地区内购的阳康体检套餐,“两款套餐价格分别是666元、1480元,单项肺部CT价格为299元,目前还能预约。”
随后,记者登录美年大健康官网看到,该机构推出两款主打的“阳康安心检——新冠后身体机能评估系列套餐”,到手价分别为529元、599元。其中529元的标准款为新冠后身体机能评估套餐,显示已售出193595件;599元特定款显示已售20887件。
医药电商平台推出单独肺部CT检测 价格千元以内
线上方面,医药电商平台的商家近期亦纷纷上线“阳康体检套餐”、单独的肺部CT检测。据电商平台上某商家页面,旗下“阳康体检套餐”重点项目包含了胸部CT、心肌酶检测、血清肌酸激酶同工酶,售价为529元,据页面显示,这款体检套餐的月销量超过100件。记者随机浏览发现,目前电商平台上“阳康体检套餐”的价格在300多元至600元之间。
有部分商家则推出单独的肺部CT专项检测,售价有的是280元,有的是299元,有的售价是343元,有的是316元……不同商家的肺部CT专项体检售价不同,价差约在20元至100元之间。
善诊医学专家表示,胸部CT是评估肺部受累的重要检查手段,高分辨率CT影像能将患者肺部细微病变状况排查出来,更有助于医生根据检查结果对患者开展针对性治疗。除此之外,胸部CT检查还能对患者感染病症的反应状况及具体进展加以评估,通过对患者病变部位变化状况的检测,对治疗方案进行合理调整,进而为判断患者预后提供重要参考。专家提醒,全面体检可以考虑针对重点部位,如心脏深度筛查、免疫力检查、肝胆肾脏检查等应格外重视,及时发现健康问题,尽早查漏补缺。
线下门店次日预约率高达92% 打印胶片需另收费50元-80元
记者注意到,由于不少新冠病毒感染者担心出现白肺、心肌炎或其他新冠后遗症,包括肺部CT检测的“阳康”体检业务受消费者关注。据京东健康数据显示,近七日含肺部CT的体检套餐环比上周成交额增长了70%。
与此同时,不少体检机构提示称,建议提前3-5天预约体检,如未预约,婉谢体检。记者进入爱康国宾预防新冠后遗症体检套餐的预约界面看到,广州三家线下门店次日(1月10日)的预约率在74%至92%。
爱康国宾客服表示,进行预防新冠后遗症体检需要阳性转阴后再去做,“您在家中测抗原显示阴性就可以,建议最好转阴后休息几天再来体检。一般建议提前5-7天预约会比较好。”查出肺炎是否有相关治疗服务?客服回应称,机构只做体检,若查出肺炎等情况,需要去医院进行治疗,“一般医院还会针对体检报告,再做进一步的检查”。
根据美年大健康官方2022年12月30日发布的信息显示,2022年12月28日、29日、30日,美年健康集团肺部CT检查分别达到1.8万多、2.3万多、2.8万多人次。此外,体检中心线下门店还开辟了抗原产品销售业务。12月27日,美年健康在投资者互动平台回复时表示,热景生物是公司的战略合作伙伴,公司通过具备相应资质的线上商城结合线下体检中心针对客户需求对热景生物的新冠抗原检测产品进行销售。
记者发现,虽然个别肺部CT的检查费用较便宜,但如果需要打印结果胶片仍需另外收费。以某线上医药平台商家为例,打印胶片需另外加50元费用。美年健康客服也表示,如果有肺炎等病症要去医院进一步诊断,机构只出具体检报告,打印片子需要另外收费80元。