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)
中证协拟出台券商发行承销新规:统一注册制各板发行承销规则******
澎湃新闻记者 田忠方
就全面注册制下券商的发行承销,中国证券业协会(下称“中证协”)起草了新规进行进一步的规范。
2月3日,澎湃新闻记者获悉,近日中证协为适应全面实施注册制发展需要,进一步规范证券公司发行承销行为,落实承销商责任,制定形成了《证券公司首次公开发行证券承销业务规则(征求意见稿)》(下称“《承销规则》”),并向行业征求意见。
值得关注的是,本次起草的《承销规则》,对原《首次公开发行股票承销业务规范》、《注册制下首次公开发行股票承销规范》、《北京证券交易所股票向不特定合格投资者公开发行与承销特别条款》、《首次公开发行股票配售细则》等多项规则进行了整合优化。
总体来看,《承销规则》共六章七十二条,包括总则、路演推介、发行与配售、投资价值研究报告、自律管理、附则等。主要内容有四个方面:一是明确路演推介的要求、二是规范发行定价与配售行为、三是提高投资价值研究报告质量、四是切实加强自律管理。
“《承销规则》的起草思路主要有两方面,一是落实注册制改革监管转型要求,总结吸收科创板、创业板注册制试点中发行承销业务自律管理实践经验,加强承销商自律管理。二是统一注册制下各板块发行承销规则,形成简明清晰的证券公司承销业务自律管理规则体系。”中证协指出。
明确路演推介的要求,强化证券分析师路演推介作用
在路演推介方面,《承销规则》进行了三方面明确。一是细化发行人和主承销商在首次公开发行证券、向不特定合格投资者公开发行股票并在北交所上市的发行承销业务路演推介过程中的推介方式、推介范围。
《承销规则》要求,在首次公开发行证券/公开发行股票并在北交所上市申请文件受理后,发行人和主承销商可以与拟参与战略配售的投资者进行一对一路演推介,介绍公司、行业基本情况,但路演推介内容不得超出证监会及交易所认可的公开信息披露范围。
二是明确向参与战略配售的投资者、网下投资者、公众投资者推介的具体要求,强化证券分析师路演推介作用,帮助网下投资者更好地了解发行人基本面、行业可比公司、发行人盈利预测和估值情况。
三是规定主承销商聘请律师的相关要求。《承销规则》明确,主承销商应当聘请参与网下发行与承销全程见证的律师事务所在路演推介活动前对发行人管理层、参与路演的工作人员和证券分析师等进行培训,强调发行人对外宣传资料的口径,包括宣传材料与发行人实际情况的一致性、不允许透露公开资料以外的信息、不允许存在夸张性描述等。主承销商应当要求律师事务所出具培训总结,并督促律师事务所勤勉尽责等。
进一步规范发行定价与配售行为,主承销商可以设置配售决策委员会
规范发行定价与配售行为方面,《承销规则》进行了三方面明确,一是细化主承销商对网下投资者的核查要求,规范主承销商对网下投资者报价进行簿记建档场所及管理的要求。
二是规定主承销商可以设置配售决策委员会,并明确委员会的组织构成、履行职责程序,细化配售原则的制定要求以及对参与战略配售的投资者、保荐机构相关子公司跟投等出具承诺函的核查要求。
三是细化关于发行人和主承销商发行方案中采用超额配售选择权的规定。进一步明确主承销商义务,规范配售行为,督促其加强配售过程管理。
两方面提高投资价值研究报告质量,明确六项报告内容
提高投资价值研究报告质量方面,《承销规则》进行了两方面再明确。
一是明确主承销商提供投资价值研究报告的具体要求。
具体而言,报告内容应至少包括盈利预测、发行人分析、发行人所在行业分析、募投项目分析、可比上市公司分析(如有)、风险提示六个部分,可以根据需要选择是否给出估值分析结论,并细化了相关内容的具体要求。
二是对报告的提供方式、撰写原则、内部制度、证券分析师行为等作出规定。切实提高报告独立性、专业性、实用性,引导其发挥定价引导作用。
四方面强化自律管理,协会建立股票发行与承销观察员机制
在自律管理方面,《承销规则》提出了四大要求。一是明确承销商应当向协会报送路演推介活动的初步方案、发行承销总结报告、超额配售选择权实施情况报告(如有)、投资价值研究报告及总结情况,加强承销商路演推介、发行与配售环节管理,落实承销商责任。
二是中证协建立股票发行与承销观察员机制,督促承销商履职尽责,并向行业积极推广发行与承销示范实践,引导行业对标提升。
三是明确承销商存档备查的承销资料要求与协会现场检查事项,加强自律检查标准管理。四是明确对违法违规行为的责任追究,净化行业生态。
《承销规则》起草沿“统一注册制下各板块发行承销规则”等两思路
对于《承销规则》的起草思路,中证协表示,一是落实注册制改革监管转型要求,总结吸收科创板、创业板注册制试点中发行承销业务自律管理实践经验,加强承销商自律管理。
其中,明确承销商路演推介相关要求,细化发行与配售等规定,明确投资价值研究报告的撰写、提供方式、相关制度等要求,切实提高报告质量,促进形成市场化发行承销机制,进一步规范证券公司承销行为。此外,引导承销商积极承担社会责任,规范承销业务收费。
“另一方面,是统一注册制下各板块发行承销规则,形成简明清晰的证券公司承销业务自律管理规则体系,明确首次公开发行证券、向不特定合格投资者公开发行股票并在北交所上市的发行承销业务适用本规则,并作出差异化安排。”中证协进一步指出。