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）
40英寸电视进入百元级 电视机为啥越来越便宜？******
前不久举办的卡塔尔世界杯赛事，使高清、大屏彩色电视机迎来一波消费热潮。不少人发现，曾是家庭“大件”的电视机，如今在性能、尺寸不断提升的同时，价格却一路走低，市场上出现了许多大品牌的百元级电视机。
电视机为啥越来越便宜？是供过于求还是成本降低？整个行业将向何处发展？
40英寸电视进入百元级
“世界杯是球迷四年一次的狂欢，观赛设备很重要，我在去年‘6·18’购物季就着手选购了。”资深球迷张昊前段时间在电商平台购置了一台游戏电视机，“平时可以用来打游戏、看视频，世界杯期间可以通过网络电视功能收看比赛。”
选购时张昊发现，现在电视机“真便宜”。“平时很少看电视，之前没有买过电视。小时候，电视机是家里的大件，印象中爸妈买的那台显像管电视花了至少3000元，如果买液晶电视还要更贵，动辄几万元。这次看了一圈才知道，原来电视机降价这么快，3000多元已经可以买到70英寸的高清液晶电视了。”
电视机越来越大、也越来越便宜，许多消费者有类似的感受。
“1500元左右就可以买到一台性能不错的55英寸液晶电视。如果是挂在墙上那种小的，几百元就可以买一台。”正在装修新居的北京市民李晓文说。
老年人对这一变化感受更深。沈阳居民孙奶奶今年75岁，她回忆，上世纪末买21英寸的显像管彩电花了近4000元，2009年换成42英寸的液晶电视用了6900元，2016年又买了同一品牌同一规格的彩电，价格已降至2000多元。“现在一台大电视才卖几百元，这在以前是不可想象的。”她说。
在京东平台上，记者看到海信55英寸4K高清电视机售价为1299元，长虹65英寸4K高清电视机为1699元；百元级的电视机也不缺大品牌，小米43英寸全面屏电视售价749元，创维40英寸高清电视699元。
数据显示，2015年至2021年，国内彩电市场上彩电产品的平均尺寸从44.5英寸增长到54.4英寸，单位面积售价却从75.58元/英寸下降至61.79元/英寸。绝大多数电视机品牌在不断降价。小米在2015年推出第一款55英寸液晶电视时，售价4999元，而目前同尺寸产品为1499元。
每年的“双11”“6·18”购物节，电视机往往会迎来一波降价潮。“我想给父母在客卧装个电视，去年‘双11’发现看中的品牌和尺寸降到了500元出头，比预想的还便宜。”北京市民崔女士说。卡塔尔世界杯开幕前，电视机销售走旺。苏宁易购相关负责人介绍，大屏电视产品普遍降价，“8K高清、85英寸以上的大屏电视以及激光电视、画框电视、旋转屏电视等电视机优惠多，成交量也明显提升。”
成本下降，需求减弱
电视机为何越来越便宜？
制造成本降低是主要原因。据介绍，面板是电视机的重要部件。随着技术进步，液晶屏生产成本持续降低。同时，由于液晶屏具有可切割优势，能适应电视屏幕、笔记本电脑屏幕、手机屏幕及各类智能家电显示屏等用途。广泛的应用场景吸引了大量资本涌入液晶屏生产研发生产领域，产能扩张带来规模效应“摊平”了单位成本。
奥维云网消费电子事业部研究总监刘飞介绍，电视机价格受上游面板成本变化的影响较大。近年来，上游面板特别是大尺寸面板产能增加，同期彩电行业需求收紧，导致面板供过于求、价格下降，推动下游电视机零售价格下行。2018年以来，国内市场电视平均售卖尺寸增长近10英寸，但均价一直维持在3000元左右。“特别是‘双11’期间，面板价格降至低点的同时，大尺寸面板供应加大，最终呈现中国市场电视尺寸越来越大、价格越来越低的局面。”
电视机市场需求乏力，是重要因素。
据介绍，电视机是国内家电行业少数处于负增长的品类之一，近年来一直处于低谷。2021年中国彩电行业市场零售量规模为3835万台，同比下降13.8%，在跌破4000万台大关的同时达到了12年来的最低点。中国彩电销售额则从2015年的1572亿元波动下降至2021年的1289亿元，国际市场也是如此。2022年全球电视出货量预计为2.02亿台，创下10年来的新低；其中2022年第三季度全球电视出货量为5139万台，同比减少2.1%，系2014年以来的季度出货最低纪录。
这背后，一方面是电视的信息载体功能和娱乐功能正被智能手机等替代。手机、电脑等小屏幕正取代电视机的大屏幕。不少年轻人家中，电视常年“吃灰”。调查数据显示，电视机在中国家庭的收视率逐年下滑，开机率则从2016年的约70%下降至2022年的约30%。
另一方面，是电视机市场已高度饱和。中国每百户家庭电视机保有率早已突破100台/百户，2021年为121.8台/百户。许多家庭拥有不止一台电视，对新购置电视机的需求不高。
面对需求乏力的存量市场，电视机企业“不敢涨价”“不能涨价”，往往靠低价竞争维持市场占有率。
彩电业面临“突围”
彩电行业会在用户流失、低价竞争和同类产品挤压中陷入长期萧条吗？不少业内人士仍对电视行业的“破局”和“突围”充满信心。
扭转用户流失的局面，是行业“破局”的首要课题。业内人士认为，电视厂商应从提升观众的观看体验上下功夫。
为啥不怎么看电视了？不少消费者对目前电视机普遍存在的冗长、重复且无法跳过的开机广告十分不满，认为其影响观看体验和开机率。2021年的一项调查显示，89.9%的消费者使用的智能电视有开机广告；55.58%的消费者认为“有无开关机广告”是购买智能电视最看重的因素之一，72.73%的消费者对开机广告“一秒都不能忍”，仅有20.2%的消费者能容忍30秒以下的开机广告。与此同时，广告收入仍是电视厂商“难以割舍”的利润项目。据估算，2020年中国互联网电视广告运营总收入达121亿元，放弃这部分“肥肉”意味着厂商需要寻找新的利润增长点。这提醒厂家，要重视消费者的不满，想办法解决。
行业“突围”，还需要摆脱低价竞争、壮大刚性消费群体。
除了行业内部的激烈竞争，电视机还面临着投影仪、个人电脑等替代性商品的竞争。一项关于卡塔尔世界杯观看设备的调查显示，除了回归电视大屏的球迷之外，有超40%的受访球迷选择电脑、手机和投影仪等设备观看世界杯。值得注意的是，在彩电销量不断下滑的同时，中国投影仪市场正在迅速发展。2021年，国内投影仪销量达470万台，几乎比2016年翻一番。
“以前没的选，只能硬着头皮看电视广告。现在投影仪也能实现电视的功能，还能播放幻灯片、放电影。只需电源、WiFi和一面白墙，就可以把大屏幕‘揣着走’。退一步说，我可以直接买屏幕，还不用看广告。同等预算下，为什么要买电视机？”上海市民周云平认为，如果想吸引消费者回归，新一代电视机必须能实现同类产品无法替代的功能。
如何将用户从小屏幕拉回到大屏幕前？中国家用电器商业协会秘书长张剑锋认为，全屋智能和智慧家庭将成为电视行业的发展方向。“如果电视生产企业能依靠工业互联网、提高互联互通的能力，就有可能通过新的场景、技术让用户重新回归。”张剑锋说。
此外，尽管彩电市场整体陷入“量价齐跌”窘境，但并非所有品类都在“低价化”轨道上。超大屏如上百英寸的电视，以及超高清晰度、全色激光等高端产品仍受追捧，价格大多上万元。
“20年前走亲访友时，如果谁家客厅里有一套‘家庭影院’、摆了一台‘背投电视’，主人家都很有面子。”李晓文认为，满足“把电影院带回家”的需求，高端电视机对中高收入消费者仍有不小吸引力。
业内人士指出，电视机产品呈现分化趋势，入门级产品价格不断走低，知名品牌高端电视价格则定价较高且较为坚挺。预计大屏化、娱乐化、超高清化和智能化等将成为中国电视消费的新趋势，随着中国高收入群体的扩大，高端电视的需求将得到支撑。已进入存量市场阶段的彩电市场将迎来超大屏时代，中国市场75寸以上电视占有率有望在未来3年超过50%。
