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)
又爱上地产?三家险企开年投资动向曝光……******
中新经纬2月3日电 (李自曼) 近日,中国保险行业协会网站披露各保险公司1月份大额不动产投资情况。根据中国保险行业协会官网显示,2023年1月,友邦人寿保险有限公司(下称“友邦人寿”)、中国平安人寿保险股份有限公司(下称“平安人寿”)、泰康人寿保险股份有限公司(下称“泰康人寿”)三家保险公司先后披露大额不动产投资情况,涉及项目17个。
从不动产配置角度看,保险公司已开始关注房地产细分领域的投资,仓储、产业园区等表现比较稳健的资产受青睐。
平安人寿、友邦人寿大手笔投资
根据中国保险行业协会官网显示,2023年1月,平安人寿、泰康人寿、友邦人寿披露公司大额不动产投资情况。中新经纬梳理相关公告发现,1月份,保险公司披露的最大一笔不动产投资为平安人寿对东方万国等4个产业园区项目的投资,预计投资金额不超过73.33亿元。
根据上述三家公司的公告,除平安人寿对东方万国等4个产业园区项目的投资外,其他项目多为对此前项目的追加投资。
据了解,2022年12月19日,友邦人寿与上海联合产权交易所签订产权交易合同,以合计约50.3亿元,投得上海实森90%股权以及其100%股东借款债权。交易完成后,友邦人寿将控股上海实森,从而获得上海市虹口区北外滩89街坊项目。此次项目是友邦人寿成立以来进行的最大一次资产收购。此外,平安人寿还披露了对上海来福士广场等六个商业办公不动产项目投资进展,该项目资金来源为寿险传统组合,该账户对项目出资余额约为299.73亿元。
保险公司缘何青睐投资不动产?在业内看来,优质的不动产项目波动性低、市值相对较大、投资久期较长,能为保险资金提供相对稳定现金收益。此外,当下养老需求加大,投资不动产项目可为保险公司搭建康养产业打下基础。
经济学家孙飞教授认为,险资投资房地产的热情回暖,首先是在于后疫情时代宏观经济相对看好,中国经济会呈现报复性、恢复性增长。从政策面讲,国家对房地产业给予纾困措施,缓解了房地产大幅下行态势。此外,经历疫情与经济下滑,房地产市场价格降幅较大,此时投资房地产,有利于降低风险。
对于不动产的投资逻辑,2022年11月中国平安董秘曾在互动平台回复指出,从过往看,公司投资的地产项目主要是一二线城市、核心区位的成熟商办、物流以及重大基建项目。而不动产组合过去为平安保险资金贡献了稳定的投资收益,每年贡献10%的净投资收益,即使是在去年疫情的情况下,不动产存量组合的投资回报率仍在5%以上。
物流地产、保租房REITs受青睐
整体看来,1月份上述三家公司对不动产项目的加码,主要集中在商业办公不动产、产业园区不动产和自用型不动产项目,投资逐步扩展至不动产细分领域。
孙飞认为,大公司更关注不动产细分领域的原因在于,险资更注重低风险与较高回报。对保险公司来说,投资产业园区对于在经济复苏阶段,风险较小,回报相对较高;投资自用型不动产价格相对较低,价值相对高。
中国平安保险海外(控股)有限公司董事总经理李雯曾在公开论坛上表示,从不动产配置角度看,这两年平安更加关注新型细分赛道的投资,包括物流冷链、产业园区以及长租公寓板块。
近两年,友邦人寿也在不动产细分领域有所行动。2021年8月,该公司宣布与普洛斯达成战略伙伴协议,携手对全球物流不动产市场及相关机会进行投资。
友邦保险方面表示,合作双方战略上高度契合,公司由此可借助普洛斯在全球物流不动产领域丰富的投资经验和专长,与普洛斯合作加强对这一市场的投资,把握全球物流不动产市场持续增长的长期趋势。
此外,保险资金还在投资保障性租赁住房公募REITs(下称“保租房REITs”)方面积极布局。
截至目前,已有4只保障性租赁住房公募REITs产品成功发行,4只产品均有保险资金参与投资。如红土创新深圳人才安居REITs的前十大战略投资者中包含中国人寿、平安人寿。
有保险资管从业人士告诉中新经纬,保租房REITs风险可控、收益稳定,与保险资金规模大、期限长、较为稳定的风险收益特征较为契合。未来,保险公司有望继续加大对地产细分领域有稳定现金流的核心或核心增值型资产的投资,以优化长期资产组合,应对低利率挑战。
经济学家余丰慧对中新经纬表示,目前保险资金的投资领域越来越宽这是一个较好的现象。但是从整体投资环境来看,不动产领域不应该成为保险资金投资的重点领域和主要方向。尽管产业园区等一些不动产有相关政策支持开发建设,但受疫情影响很多产业园区、商业写字楼出现长期闲置,其负债情况不容乐观,存在一定的投资风险,相比之下投资自用型不动产风险相对较低。不过,整体看来不动产的流动性较差,在美联储加息速度放缓的情况下,如果保险资金相对雄厚的话,保险公司可以考虑进入到交易性更强的市场。
(文中观点仅供参考,不构成投资建议,投资有风险,入市需谨慎。)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)