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）

交叉融合、双向互动：西方史学新趋势之分析******

　　作者：王晴佳（山东大学讲席教授）

　　一

　　进入21世纪以来，西方史学界推陈出新，出现了不少新变化，足以证明历史学这一传统学问，正在不断革新和更新。依笔者管见，这些变化或许可以用本文的正题来略加概括。“交叉融合”指的是新兴史学流派层出不穷，但相互之间又没有明显的界限，而是呈现借鉴融合之势；“双向互动”指的是专业史家与读者之间，产生了远比之前更为积极的沟通和交流。不过为了清晰阐明这两种最新趋势，我们或许还得从一个多世纪之前谈起。

　　众所周知，历史研究在19世纪下半叶开始走向职业化，其标志是专业历史学会和专业历史刊物的建立和出版。一批志同道合的学者，以历史教学和研究为业，通过学会活动和专业刊物，相互切磋、交流，以期增进历史知识的获取和呈现。史学工作者建立了自己的学术圈，历史学亦变成一门独立自主的学科。19世纪末于是出现了两本史学方法论的著作：德国史家恩斯特·伯伦汉的《史学方法论》和法国史家朗格诺瓦、瑟诺博司的《史学原论》，指导历史从业者如何习得和掌握历史研究的方法和本领。

　　也正是在19世纪末、20世纪初，历史学开始受到其他学科（经济学、地理学、社会学和心理学等）的挑战和洗礼，经历了一个“社会科学化”的过程。这一“社会科学化”的特征主要表现在，一些史家不满德国兰克学派所代表的、以批判和核实史料为主的历史书写模式，希望借助社会科学的方法，对历史演变的过程做更为宏观的概括和解释。兰克学派提倡运用档案史料，其研究重心便自然以政治史、军事史为主，而如果希望对整个社会做综合的描述，那么档案史料就不敷使用了。20世纪初出现的历史学“社会科学化”代表了一个国际性的潮流，德国有卡尔·兰普雷希特、美国有“新史学”派如詹姆士·鲁滨逊等史家，英国有亨利·巴克尔，法国则由亨利·贝尔首倡、而1929年崛起的年鉴学派集其大成。这一“社会科学化”的哲学前提是实证主义，其意图是在确证事实的基础上，对历史的演变做广博的综合解释。换言之，他们不满足只是核定史料，然后据此直书，就一个重要人物的某个或几个事件，讲述一个故事。年鉴学派自称有三大“敌人”：政治史、事件史和人物史，由此可见其突破、创新的志向。

　　从后世的眼光考察，正是这一“社会科学化”的潮流，促使史学界不同流派的出现，如经济史、文明史、思想史等。二战之后，史学界流派纷呈的态势更为明显。若以美国为例，“新史学”所倡导的思想史在20世纪60年代一枝独秀，而大西洋彼岸的英国则由马克思主义史家带领，开展了“眼光朝下”的劳工史、社会史的研究。到了70年代，美国亦掀起了社会史、劳工史研究的热潮。此时的法国史坛，年鉴学派独霸天下，代表人物费南德·布罗代尔以提倡“长时段”名世，成功地实践了超越“政治史、事件史和人物史”的目标。布罗代尔的弟子如埃马纽埃尔·勒华拉杜里甚至提倡不再以个别人物的事迹作为历史书写的对象。为了对一个社会做“全体史”的综合分析，计量方法得到了青睐。计量史学在70年代一度大有独领风骚之势。在兰克学派的大本营德国，二战之后也出现了新的变化。譬如基于比勒菲尔德大学的史家竭力赶超欧美同行，从事社会史抑或“历史的社会科学”的研究。

　　饶有趣味的是，也正是在历史学大踏步走向社会科学化的70年代，一股与之志向和取径颇为不同的潜流渐渐涌现，那就是新文化史（有些地方亦称新社会史）和妇女史的实践。具言之，20世纪60年代的史家出于描绘和解释社会结构变化的需要，提倡“眼光朝下”，为处于边缘（比如女性）和下层（比如劳工）的民众发声，为其写史，这些尝试，并不为一个流派所限。举例而言，北美著名史家娜塔丽·泽蒙·戴维斯的《马丁盖尔归来》，被誉为新文化史的开山之作之一，但就其内容而言，又可以归属于妇女史，因为其中的主角是盖尔之妻贝特朗。盖尔夫妇和冒名顶替的“盖尔”三人又都属于社会下层，因此将该书视作史家“眼光朝下”的一个实践，亦十分恰当。意大利史家卡洛·金兹堡的《奶酪与蛆虫》，也是新文化史的一个范例，同时也被称为“微观史”这一流派的开创之作。与戴维斯的取径类似，金兹堡从一个磨坊主的言论着手，以小见大，窥视和描述19世纪欧洲人宇宙观、世界观的变化，同样展现了“眼光朝下”的视角。上面已经提到，马克思主义史家首先提倡史家为普罗大众写史，譬如“眼光朝下”这一提法的首倡者就是英国的马克思主义史家爱德华·汤普森。汤普森的名作《英国工人阶级的形成》，无疑探讨的是一个社会变动、变革的大问题，但他描述的主角不但是处于下层的劳工，而且还从文化的角度分析“阶级意识”的形成。汤普森的著作被视为马克思主义史学之“文化转向”的代表作品，而这一尝试又与新文化史的关注点有着一定的可比性。

　　以妇女史的发展来看，流派之间的界限逐渐模糊这一特点表现得更为明显。妇女史研究具有明显的跨学科特点，是妇女研究的一个重要组成部分，经常兼涉法律、政治、社会、人文、思想等诸方面。1986年，劳工史出身转入妇女史研究的琼·W·斯科特发表了《社会性别：一个有用的历史研究范畴》，又将妇女史扩展到社会性别史，进一步促进了妇女史研究与其他流派之间的交流和互动。近年史学界出现的男性史的新研究，便是其中的一个结果。

　　同时，妇女史和性别史研究的开展，还推动了家庭史、身体史、儿童史和情感史等诸多新流派的兴起。这些新兴流派都将历史研究关注的对象，从之前的公领域转向了私领域，打破了两者之间的区分和界限。上述流派亦采用跨学科的方法，如家庭史的开展，与社会学关系密切。身体史、儿童史、情感史乃至最近20年发展起来的“深度史学”和神经史，不但采用了诸如心理学、人类学等社会科学，而且还借鉴了神经医学、生物学等自然科学的研究。由此缘故，这些流派之间的界限颇为模糊，比如情感史的研究，必然包含身体的层面，因为情感的表达，通常会诉诸肢体动作和语言。在开展情感史研究的同时，也有学者从事相关的感觉史研究；后者更与身体史的研究密不可分，几乎就是其一个有机组成部分。

　　如果说历史研究方法上的多元化和跨学科，促成了史学流派之间的融合，那么还有一个比较典型的例子就是环境史、气候史、动物史、“大历史”和海洋史等一系列探讨人类与自然和其他生物关系的学派。从其命名而言，读者便可以清晰地看出它们的研究手段，必然会借鉴自然科学的方法。同时，这些流派之间的相互关系，可以说是亲密无间、难分彼此。2022年8月在波兰的波兹南市举办的第23届国际历史科学大会，其主题发言的重点是“动物史和人类史的交互演进”，共有四个场次，分别是“动物的主体性”“人类记录中的动物”“动物的展现”和“野生和家养动物的管理”，后两场都涉及动物在人造和自然环境中的活动。而环境史、海洋史和气候史等流派之间，更是你中有我、我中有你。它们与“大历史”的研究初衷相似，希望弱化人类在历史上的中心地位，走向“后人类的史学”。上述例子充分表明，当今史学界各个流派之间的借鉴和融合，已经达到界限不分、畛域不明的程度了。

　　二

　　20世纪60年代以来史学界“眼光朝下”的思潮，加上近年来科学技术的大幅度革新，还带来了一个重要的发展趋势，那就是历史知识的获取和表述，已经出现专业学者和读者之间密切互动的局面。如上所述，19世纪下半叶历史学走向职业化，有力地促进了历史知识的深化和历史研究的学术性，与此同时也造成历史著作与读者之间产生一条明显的沟壑。历史学家希望成为人类过去的代言人，但其著作对于普通的阅读者来说，艰深难懂、枯燥无味。这一现象与18世纪史学大家爱德华·吉本的《罗马帝国衰亡史》既可以让学者在其书房研读，又能放在仕女的梳妆台上的情形，迥然不同了。

　　历史学的职业化在今天并无改变，对史学工作者的考核还出现日益加强之势，但从上世纪下半叶以来，专业学者与读者之间的互动，也出现了彼此积极沟通的趋向。譬如新文化史家的作品，在史学家劳伦斯·斯通眼里，就代表了历史学中“叙述的复兴”，因为其内容的铺陈颇具可读性。上面提到的《马丁盖尔归来》《奶酪与蛆虫》和勒华拉杜里的《蒙塔尤》，情节曲折生动，很具吸引力。另一位当代新文化史的名家彼得·伯克，著述不辍，文笔清新，亦反映了作者注重文字表达、普及知识的意图。

　　这一“双向互动”趋势的出现，并非史学工作者的一己之力或一厢情愿，而是有着双方的沟通和交流。借助互联网和其他新科技，当下历史知识的普及和传播，已经今非昔比。近年来世界各地出现的记忆研究和公众史热潮，便是显例。它们都试图在专业史家的视角之外或之下，自下而上地提供有关过去的知识，从原来的历史知识受众转变为历史知识的参与者。记忆与历史之间一直存在着某种张力：历史学者希图保持记忆，不让其遗忘，但其保存的方式，又自然和必然带有某种选择性。法国学者莫里斯·阿布瓦赫在20世纪上半叶提出“集体记忆”的概念，试图将人们对过去的记忆，不再局限于近代历史学提供的框架中，而其同胞皮埃尔·诺拉在70年代主持的《记忆之场》的大型项目，异曲同工，希图从各个方面扩大人们对过去的认知。自那时开始，记忆研究在各国蓬勃兴起，既丰富了人们对过去的认知，也对历史研究产生了积极的互动和互补作用。

　　公众史研究的开展，则是历史学“双向互动”的又一个范例，已经在国际史学界蔚然成风。从事和推动公众史研究的人士同时包括了专业史家和业余历史爱好者或志愿者，其研究手段也颇为多样，从文献资料整理到物质文化和非物质文化的保存，全面展开，充分体现了专业与业余之间的密切交流。总之，当代西方史学界出现的这些新变化，展现出历史学这一古老学问历久弥新的魅力。

　　《光明日报》（ 2023年01月09日 14版）