挑战桥梁建设难关的“巾帼英雄”——记贵州公路集团总工程师张胜林******

　　【劳动者风采】

　　光明日报记者 吕慎 陈冠合

　　很难想象，一位看似柔弱的女子常年跋涉在人迹罕至的山川峡谷间，指挥建造起一座座巨大的桥梁。贵州公路集团总工程师张胜林就是这样一位巾帼英雄，她怀着改变家乡面貌的初心和使命，风雨无阻，矢志不渝，足迹遍布黔山贵水。

　　生在贵州的张胜林从小就对家乡千沟万壑、交通闭塞有着刻骨铭心的记忆，梦想着有一天能飞出大山。高考时，本来想学生物工程的她却被北京工业大学交通工程专业录取，从此就跟钢筋水泥打起了交道。

　　20世纪90年代初，正值北京城市交通蓬勃发展的时期，张胜林经常跟着老师和专家来到立交桥的施工现场，巨型的机械、构件，让她大开眼界。“那时我就爱上了造桥这项工作，迫不及待想把学到的知识用到家乡的建设中！”

　　1993年，刚毕业的张胜林作为一线技术员，参与了贵州省瓮安县江界河大桥建设。第一次去现场，为了寻找最佳的设备安装位置，她徒手爬上高梯，任务完成了，腿还在颤抖。

　　彼时，技术人员少之又少，张胜林一个人承担了项目测量、质检等多项工作。从底模制作、施工放样到安装模板、绑扎钢筋，再到浇筑混凝土、构件安装，每个工艺工序，她都在场。

　　大桥建成，张胜林坐在山岭高处，望着桥上的汽车和行人，幸福感让她忘却了时间，一坐就是几小时……江界河大桥就这样开启了她的梦想之门。

　　建设重庆江津观音岩长江大桥时，由于长江水流湍急，大吨位浮吊无法到达桥位区。她连续熬夜几十天，写下了一本密密麻麻的技术手册，创造出“门式浮吊拼装钢围堰施工工法”，不仅在长江上创造了一个枯水期完成深水基础施工的新纪录，还为该项目节约资金1158万元。

　　建设广州新光大桥时，没有可借鉴的资料，经过艰苦思索、反复试验，张胜林提出了一项新工艺——“拱肋大节段提升安装技术”，对推动行业吊装技术进步具有重大意义，该桥也获得了“詹天佑奖”和“鲁班奖”。

　　“赶上贵州交通发展的大好时机，我是幸运的。”张胜林说，党的十八大以来，在脱贫攻坚伟大事业的带动下，贵州高速公路、高速铁路建设进入了前所未有的繁荣期。

　　“我们贵州的造桥人都有创新基因，因为这里的每一座桥梁都像一件独一无二的艺术品。不仅外观造型不一样，更重要的是桥位区地形地质条件千差万别，设计施工都得拿出与众不同的方案。”

　　贵州大小井特大桥是世界最大跨径的上承式钢管混凝土拱桥，桥台所在山坡峰顶与河底相对高差约250米。张胜林带领团队运用大数据技术，实时数据远程自动传输、存储和报警，实现了塔架自动纠偏和索力自平衡。

　　在建设世界第一混凝土塔高的三塔斜拉桥——贵州平塘特大桥这一世界级工程建设及技术研究中，她组织研发了缆吊与扣挂自动化控制系统，实现了桥梁缆吊和扣挂施工智慧化和精细化施工，平塘特大桥也荣获第38届国际桥梁大会（IBC）古斯塔夫斯·林德撒尔奖。

　　30年来，张胜林参与和主持建造的大小桥梁不计其数，获得两项国家级工法、5项发明专利。她先后被评为全国劳动模范、全国三八红旗手、十大桥梁人物，被誉为“桥梁艺术家”“桥梁女神”“最美造桥人”。

　　“困难只能吓倒懦夫懒汉，而胜利永远属于敢于攀登科学高峰的人。”张胜林说，“每当遇到困难时我总用茅以升先生这句话激励自己，新时代呼唤无数迎难而上的科技工作者，我愿意成为其中一员。”

　　《光明日报》（ 2023年01月05日 04版）

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）