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)
房地产供需两端政策全面发力,最新定调释放更积极信号******
日前,中国人民银行党委书记、银保监会主席郭树清在媒体采访中对房地产等热点问题再次作出回应,表示将努力促进房地产与金融正常循环。落实“金融十六条”措施,以保交楼为切入点,以改善优质头部房企资产负债表为重点,促进房地产业平稳健康发展,逐步推动房地产业向新发展模式过渡。同时,在消费端,他强调以满足新市民需求为重点,开发更多适销对路的金融产品,鼓励住房、汽车等大宗商品消费。
有不少地产业内人士认为,此次发言进一步打开了房企融资正常化的空间,对未来房地产行业资金流动具有指向意义。
2023年定调更加积极
近年来,郭树清对于房地产领域言论一直是政策的“风向标”。
2020~2021年,防范房地产领域的金融泡沫风险成为郭树清发言中的关键词。房地产调控政策以缩紧为主,企业层面“三条红线”、集中供地等政策接连落地,行业“举债扩张”的增长逻辑被打破,房地产去金融化脚步加速。
2022年起,随着地产市场逐渐“降温”,政策开始逐渐向稳。2022年3月,郭树清表示,房地产的泡沫化、货币化问题发生了根本性的扭转。不希望调整太剧烈,对经济影响太大,还是要平稳转换。同年11月的金融街论坛上,郭树清指出,我国仍然处于城市化的高峰时期和乡村振兴的起步阶段,全社会固定资产投资具有很大的增长潜能。
相较于之前,不少业内人士认为,2023年开年,郭树清此次 “促进房地产与金融正常循环”“鼓励住房、汽车等大宗商品消费”等论调更加积极,有效提振了市场信心。
事实上,近几个月来,地产融资政策端力度空前。自2022年11月以来,“金融十六条”、房地产“三支箭”等利好政策不断,信贷、债券、股权融资全面解绑。
中央也多次喊话房地产,频吹暖风。2022年12月14日,国务院副总理刘鹤指出,“房地产是国民经济的支柱产业”,并提及正在考虑新的举措,引导市场预期和信心回暖。12月的中央经济工作会议以较大篇幅谈及房地产相关问题,其中,不仅部署防范化解短期风险,还强调坚持“房住不炒”、推动房地产业向新发展模式平稳过渡等中长期目标。2023年1月4日的央行工作会议将房地产纳入了“加大金融对国内需求和供给体系的支持力度”这一工作内容中,再次强调要“落实金融16条措施,支持房地产市场平稳健康发展”。
资金开始涌入房地产领域,其中信贷领域规模力度最大。据中指研究院不完全梳理,截至目前,已有超过60家银行向120多家房地产企业提供意向性授信,总额度已超过4.8万亿元,包括但不限于开发贷、并购贷、按揭贷、城市更新改造贷等,受益房企名单已延伸至民营企业以及地方企业。
房地产随之暂时“解渴”,克而瑞研究中心的数据显示,2022年12月,100家典型房企的融资总量为1018亿元,环比增加84.7%,同比增加33.4%。
不过,当下,房地产领域的投资、销售、融资都还未出现企稳信号。民生证券分析师牟一凌表示,由于地产在经济中的重要性,居民消费的最终趋势、政府用以支持新兴行业的资金来源都与地产的最终走势有关,未来政策还有一定打开空间。
鼓励地产、汽车等大宗商品消费
对于支持经济发展,郭树清表示,金融政策要积极配合财政政策和社会政策,多渠道增加中低收入和受疫情影响较大群体的收入,提高消费能力。其中强调鼓励住房、汽车等大宗商品消费。
1月5日,住建部部长倪虹表示今年将精准支持住房消费,包括对首套房、二套房以及租房继续给予降首付比、房贷利率和增加供给等政策支持。
近期以来,除了在融资端发力,需求端全方位促进居住消费良性循环的政策逻辑链逐渐清晰:一方面降低首套房贷利率,推动购房刚需入市,另一方面,消除二手房交易阻碍,激活换房需求释放。
据第一财经记者梳理,近期需求端政策松绑主要体现在三个方面。
在贷款利率和首付比例方面,基准利率和首贷利率松绑。1月1日,房贷利率重定价基准的2022年12月20日LPR(贷款市场报价利率)为:1年期LPR为3.65%,5年期以上LPR为4.3%,较上年初分别下降15个和35个基点。
除基准利率外,1月5日,人民银行、银保监会发布通知,决定建立首套住房贷款利率政策动态调整机制。新建商品住宅销售价格环比和同比连续3个月均下降的城市,可阶段性维持、下调或取消当地首套住房贷款利率政策下限,进一步延续阶段性放宽部分城市首套住房贷款利率下限的“9·29”新政。招联金融首席研究员董希淼表示,在当前房地产市场较为低迷、居民住房消费需求不振的情况下,预计多数银行对多数客户将实际执行房贷利率下限。未来一段时间,首套房贷利率下限可能在3.5%~4.1%。
此外,不少城市首套房首付比例下调至两成,例如珠三角万亿城市东莞,1月6日起发布新政,全域购房统一首套首付两成,不分面积段。
在限购政策方面,2022年12月起,南京、东莞、佛山等多个万亿城市全域放松限购。
在二手房创新政策方面,包括深圳、广州、南京在内的32地陆续宣布推行二手房“带押过户”。
不过,政策连续刺激下,目前市场端的反应相对不明显。根据中指研究院数据,开年第一周(1月1日~7日)整体成交面积环比下降45.4%。2022年,TOP100房企销售总额为75968.5亿元,同比下降41.3%。
企稳回暖不会太快
京东集团首席经济学家沈建光表示,考虑到本轮房地产市场调整出现三大结构性变化——“实物量”跌幅超过“价值量”、开发端跌幅超过销售端、拿地开工跌幅超过资金端,供需两端困难重重,市场企稳回升的进程不会太快。预计到2023年下半年,房地产消费恢复才能有所加快。
德邦证券首席经济学家卢哲认为,房地产的修复链条应该是房贷利率相对下调,限购、限售政策放松—销售回暖—房企资金面改善—拿地和新开工好转—房地产投资修复。上述修复链条目前仍在第一步,这一步的传导可能要到2023年一季度才能充分兑现。
与此同时,2023年需求侧政策或许还有更多发力空间。董希淼分析,从2022年金融数据看,住户贷款特别是住户中长期贷款增长乏力,是拖累人民币贷款增长的重要因素,反映出居民住房消费意愿和能力仍然不足。因此,2023年应着重从需求侧发力,进一步提振居民住房消费意愿和能力。
此外值得注意的是,在郭树清此次发言中,还有不少因素将利好地产企业未来发展。
在发言中,郭树清强调稳健的货币政策精准有力,需要聚焦在扩大有效需求和深化供给侧改革上。金融机构将进一步树立“一视同仁”理念,公平公正对待各类所有制企业。货币政策加大向民营企业的倾斜力度,保持信贷总量有效增长,用好普惠小微贷款支持工具,推动降低综合融资成本。
业内人士普遍认为,民营房企能否企稳是2023年房地产能否企稳的关键。此次货币政策一视同仁的论调,对部分深陷融资困境的民营房企无疑释放积极信号。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)