納米氣凝膠在航天，國防，通訊，醫用，石油，化工，礦產，軌道交通，船舶，新能源，核電，建筑以及環保等許多領域獲得廣泛應用。二氧化硅氣凝膠是迄今為止保溫性能**的材料，其孔徑尺寸低于常壓下空氣分子平均自由程，因此在氣凝膠孔隙中空氣分子近似靜止，從而避免了空氣的對流傳熱，而氣凝膠極低的體積密度及納米網絡結構的彎曲路徑也組織了氣態和固態熱傳導，趨于“無窮多”的孔隙壁可以使熱 降至**。這三方面共同作用，幾乎阻斷了熱傳遞的所有途徑，是氣凝膠達到其它材料無法比擬的絕熱效果

氣凝膠曾被譽為改變世界的新材料，在航空航天、國防等高技術領域及建筑、工業管道保溫等民用領域都有極其廣泛的應用前景。從結構上看，氣凝膠是由零維的量子點、一維的納米線或者二維的納米片等低維納米結構經三維組裝而成的超輕多孔納米材料。低維納米結構的各種變量，如幾何形狀、尺寸、密度、表面形貌、化學屬性等參數，都會對 終獲得的氣凝膠性能產生重要影響。迄今為止，已有多種低維納米結構組裝成功能各異的氣凝膠，但這些納米結構單元的尺寸均在100納米以下，甚至僅僅為幾個納米。對于結構單元的尺寸大于100納米（即亞微米級）的氣凝膠的制備挑戰巨大，這主要是由兩方面原因造成的：一是氣凝膠結構單元的尺寸越大，其比表面積越小（兩者成反比關系）。對于亞微米級的結構單元，無論其為無機物（密度較高）還是有機物（密度較低），獲得的氣凝膠的比表面積都非常小，因而失去了氣凝膠比表面積大這一優異特征；二是無論納米級結構單元之間的連接是物理作用或者化學鍵合，隨著結構單元尺寸的變大，連接處的原子占總原子數的比例會急劇降低，因而組裝后的氣凝膠材料會隨著結構單元尺寸變大而急劇變脆。

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　　針對這些挑戰，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員張學同帶領的氣凝膠團隊與英國倫敦大學學院教授宋文輝及中國科學技術大學教授閆立峰等合作，以平均直徑達到220納米的導電高分子（聚苯胺聚 共聚物）空心球為前驅體，以氧化石墨烯為交聯劑，先后通過溶膠-凝膠工藝、超臨界流體萃取工藝、高溫熱處理工藝等關鍵步驟（圖1），成功獲得了一種新型的全碳氣凝膠，即石墨烯交聯的碳空心球氣凝膠（圖2）。交聯劑石墨烯的存在，把球與球之間的點對點接觸巧妙轉化為點對面接觸，因而提高了 終氣凝膠的力學性能；空心球結構的使用，以及在亞微米級空心球殼層上造出的大量微孔，保證了獲得的 終氣凝膠具有大的比表面積；而前驅體導電高分子的選擇，使得 終的全碳氣凝膠實現了氮元素的摻雜。

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　　研究獲得的石墨烯交聯的碳空心球氣凝膠具有低密度（(51-67mg/cm3)、高導電性（263-695S/m）、高比表面積（569-609m2/g）、高楊氏模量（1.8MPa）等諸多優點，有望在能源（捕獲、存儲、轉換）、傳感、催化、吸附、分離、功能復合材料等領域得到廣泛應用。例如，將石墨烯交聯的碳空心球氣凝膠作為電極材料應用在U-型熱電化學池上，電池的輸出功率高達1.05 W·m-2 (6.4 W·Kg-1)，其相對卡諾循環的能量轉化效率高達1.4%，這些數值遠高于目前同類型器件的數值。

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　　該工作為大尺寸粒子組裝成氣凝膠提供了很好的設計思路，解決了由亞微米結構單元制備功能性氣凝膠的技術難題。相關結果發表在Nano Energy (2017, 39, 470 - 477)上。中科院蘇州納米所碩士生董大鵬和郭海濤為該論文的共同 作者。

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該工作得到了國家自然科學基金（51572285,21373024）、科技部（2016YFA0203301）和中科院蘇州納米所的經費支持。

?? 盤錦遼濱匯洲熱力有限公司位于盤錦遼濱經濟開發區，是遼濱經濟區 的供熱企業，是當地的動力之源。盤錦遼濱匯洲熱力冬季熱源應急備用管線項目采用氣凝膠復合玻璃棉方式進行施工。該項目總長度18km，管道內溫度高達450℃，管道壓力為50kg，是全國 條長距離次高壓次高溫保溫管線。

?氣凝膠成功應用到盤錦遼濱匯洲熱力項目中，標志著在熱電領域又邁出了堅實的一步。會將不斷的開拓創新，為我們的客戶提供專業的節能絕熱解決方案。

氣凝膠應用熱力管網

? 熱力管網保溫是節能減排的有效措施之一。我國城市集中供熱中，由熱源產生的熱水、蒸汽通過管道輸送到各個熱用戶構成了熱網。供熱管道在把熱量從熱源輸送到各用戶用熱系統的過程中，由于管道內熱媒的溫度高于周圍環境溫度，供熱管道沿途都有一定熱損失，因此，保溫工作對保證供熱質量，節能減排都有很大意義。

?? 熱力管網保溫的目的是減少熱媒在輸送過程中的熱量損失，節約能源，提高系統運行的經濟性和安全性。保溫層的作用是減少能量損失、節約能源，提高經濟效益，保障介質的運行參數，滿足用戶生產生活要求。對于高溫介質管道的保溫層來說，還可降低保溫層外表面溫度，改善環境工作條件、避免 事故發生。保溫直埋管在國外一些發達國家已成為一項比較成熟的先進技術。近十幾年，我國供熱工程技術人員通過消化、吸收這項先進技術，正推動著國內管網敷設技術向更高的層次發展。