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）

如何有效推进中高职一体化******

　　如何有效推进中高职一体化

　　——以工程造价专业为例

　　随着“一带一路”建设、装配式建筑的推进，工程造价咨询行业对拥有高素质、复合型、能适应数字技术的人才需求量呈现显著增长趋势。为此，笔者所在的浙江建设职业技术学院依托工程造价国家高水平专业群，开展浙江省工程造价专业中高职一体化培养研究与实践，探索省域工程造价专业人才培养新格局。

　　聚焦“适需+变革”，在焦点与难点上下功夫

　　首先，瞄准职业教育高质量发展焦点。实施中高职一体化贯通培养，能有效协调中、高职院校之间的关系，发挥中职教育基础性作用，促进中高等职业教育一体化发展，切实形成纵向贯通的现代职业教育体系，满足学生成长成才全面发展的需要。当前新一轮科技革命和产业变革深入发展，职业教育必须及时调整人才培养内容，传授符合经济产业发展所需的知识与技能，培养学生知识技能快速迁移等核心素养，服务普惠性人力资本提升。

　　其次，破解中高职一体化难点堵点。中高职一体化人才培养在浙江省已探索实践多年，但尚存在质量不高、效率较低、机制不畅等问题。为此，学校统筹全省工程造价领域行业企业、职业院校力量，以目标一致、协同发力取代不同主体、各自为政，破解协而不同之困；以行业指导、真实需求取代经验为主、闭门造车，破解定而不准之困；以标准引领、一体实施取代分层分段、衔接不畅，破解贯而不通之困；以一体设计、体系重构取代重复设置、效率低下，破解散而不全之困；以能力为本、综合评价取代分数至上、单一评价，破解偏而不全之困。

　　聚焦“转化+标准”，在能力与课程上下功夫

　　一是能力为本。遵循职业能力由低到高、由简单到复杂螺旋式发展的成长规律，采用“工作领域—工作模块—工作任务—职业能力—学习水平”的“五步”逐层推进分析法，实施工程造价职业能力分析，形成工程造价专业六大典型工作领域、13个工作模块、113个职业能力的能力结构。以能力体系为前提，将职业岗位向课程内涵过渡，分析职业能力在课程中的映射点，将职业对能力的要求映射至课程内容及要求，绘就能力课程转化导出图。

　　二是课程为重。贯通构建五年学制课程体系，设置公共基础课、专业核心课、专业拓展课、实践课程等。同时，紧紧抓住课程体系这一关键，统筹省域内开设工程造价专业中高职学校的教学现状，统筹中职学段、高职学段培养目标与过程，统一制定工程造价中高职一体贯通培养学制人才培养方案。

　　三是标准为要。整合全省工程造价领域政校行企资源，组织技术力量，以高质量为导向，系统制定了工程造价专业教学标准、课程标准、实训标准、师资标准、质量保障等一系列标准体系，涵盖专业人才培养全要求、全过程、全要素。

　　聚焦“成长+生态”，在育人与育才上下功夫

　　坚持学生为本，构建“144”育人体系。围绕学生一体化全面成长核心任务，实施定职业方向、定行动能力、定培养方案、定课程标准四大行动。彰显工程造价中高职贯通人才培养的一体性、实践性、连续性、进阶性四大特性。省域工程造价专业一体化系统育人功能更加清晰、课程体系更加优化、组织运行更加高效、相互衔接更加通畅、特色成效更加鲜明。

　　坚持立德树人，构建五大育才新生态。坚持德技并修，强化全员育人、全程育人、全方位育人，实施德智体美劳“五育”融合培养，构建合作育人新生态。坚持一体设计、衔接贯通、系统培养、螺旋递进、作用显著，构建课程改革新生态。组建教师发展成长共同体、构建教师同学共研好机制、实施互挂双聘多元交流好模式、实现校企融合校际融通好协同，形成中高职教师团队教研新生态。坚持统一标准、合作开发、创新形态、共享资源，打造教材资源新生态。以共建、共享、共赢、共发展为理念与路径，创新中高职院校一体化办学治理新生态。

　　聚焦“协同+共享”，在师资与保障上下功夫

　　赋能教师成长，组专业研学共同体。教师是教学实施的主体，中高职教师的成长是中高职一体化课改实施的有力保障。成立“浙江省工程造价专业教师研学共同体”，开展专业教学、专业建设等交流；通过“走出去挂职，引进来培训”方式，中高职学校每年互派教师挂职交流；开展行业最新技术、行业动态、职业教学成果的介绍和共享。

　　融合实训基地，设教学资源共享池。在工程造价实训基地建设中，引入多元社会资源，实现实训基地的共建共享。制定专业实训设备的建设标准，完善共建共享实训设备的政策制度和管理方法，明确合作院校之间权利和义务；整合实训基地的资源，完善共建共享运行平台，成立共建共享实训设备管理办公室，负责实训设备日常管理、教学、维护等工作。

　　聚焦“执行+评价”，在成效与质量上下功夫

　　创新“三教”改革，塑造智慧魅力课堂。教材是教学内容的主要载体和教学模式的重要支撑。工程造价专业强化深化职业教育教材建设，新教材以工程造价专业知识和技能为核心，遵循职业岗位工作过程，以实际工程项目、真实典型任务、模块为载体，根据工程造价产业动态进行优化。组织教师联合企业专家编写区域特色教材，将岗位能力、工作标准、技术规范等融入课程。组织中高职一体化教研活动，全面“上好一堂混合式教学课程、学好一门MOOC、评好一门标准化课程、组好一门个性化课程”，打造“五活五化”智慧魅力课堂。

　　关注学生成长，精准全程数字画像。设计开发学生智慧成长社区线上系统，从入学、就学到就业进行全生命周期管理，不但学生的德育养成、专业学习、实习实践等常规性规范性教育教学数据会被实时录入系统，学生在校园内参加讲座学习、接受各类培训、参加志愿服务等个性化信息行为数据，也会被智慧成长社区系统记录，毕业时生成一份个性化成长档案，构建全面独特的“数字画像”。该系统通过一体化培养路径，实现向中职校延伸，全面跟踪中职生的“五育”表现，为过程评价和升学就业提供参考依据。

　　中高职一体化贯通式培养高素质技术技能人才，肩负着培养大国工匠、能工巧匠、高技能人才的重任。必须因地制宜、按照专业特点、统筹省域学校与专业资源，方能有序高质量推动职业教育各阶段、各类型、各层次学校教育的纵向融通，切实增强职业教育适应性。

　　（作者：何辉，系浙江建设职业技术学院校长）

　　《中国教育报》2023年01月10日第7版