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17.77亿终端用户开启万物互联新阶段******

　　17.77亿户——这是截至2022年10月末三家基础电信企业的蜂窝物联网终端用户数量，比上年末净增3.79亿户。中国信息通信研究院预计，到2030年，我国移动物联网连接数将达到百亿级规模。快速增长的数据背后，是移动物联网相关创新应用的不断涌现。工业互联、智慧农业、远程抄表、智能家居、共享设备……移动物联网与千行百业加速创新融合规模发展，深刻改变着生产和生活方式，赋能行业新应用、激活经济新动能。

　　在福建泉州金鸡水厂，员工沈培坤一天的工作是从早上查看手机开始的。“你看，手机应用显示，现在的出厂水浊度达到了优质级别。”沈培坤一边展示实时数据，一边对记者说，如果设备损坏或者水质异常，通过中控大屏或手机应用就能看到，异常的高温、震动情况还有及时预警。

　　“过去每天不停在设备机房间奔走，一身水一身泥。”沈培坤告诉记者，现在水厂关键设备实现在“云”运转和互通互联，智能传感器结合AI算法，可以进行自动采集数据、远程抄表、远程控阀等多种功能，高效识别设备运行异常情况。“智能化改造前，水厂需要约60名一线工人，现在仅靠两个人在中控室就可实现对全厂众多工艺的管理控制，全厂也只需要4个班组共8个人的一线操作员。”

　　保持高效稳定运行只是第一步。水厂调度中心主任谢晓华介绍，从终端设备采集回来的数据，依靠百度智能云提供的AI用水量预测模型，可以进一步实现节能降耗和用水体验提升。“以水压为例，过去自来水公司只能通过收集客户投诉意见来判断水压设置是否合理，现在可以用数据模型指导工作人员主动调整压力。”

　　不止智慧水务，移动物联网的创新应用遍布各个领域。在重庆市大足区黑山羊国家级保种场，每只黑山羊耳朵都戴着一个“电子身份证”——5G智能电子耳标。通过这个“电子身份证”，数据接入“5G黑山羊智慧养殖平台”，工作人员可以准确掌握分析羊群养殖存栏量、育种繁殖指标、羊群生长状况。在济南，通过智慧燃气管理平台，工作人员可以实时查看管理全市近50万块物联网燃气表，远程抄表、在线充值等让燃气管理使用更便捷。

　　“移动物联网与千行百业加速创新融合，使数据产生价值，赋能经济社会各个领域，促进数字化转型升级。”中国信息通信研究院院长余晓晖介绍，目前窄带物联网已形成水表、气表、烟感、追踪类4个千万级应用，白色家电、路灯、停车、农业等7个百万级应用，电视机机顶盒、垃圾桶、冷链、模具管理等多领域新兴应用。5G在工业互联网、车联网、物流、采矿等领域加快物联网应用场景探索和落地，已覆盖国民经济40个大类。

　　2022年，我国移动物联网迎来全面发展重要节点。工信部数据显示，代表“物”连接的移动物联网终端用户数于2022年8月末首次超出代表“人”连接的移动电话用户数之后，“物超人”这一趋势持续延续。截至10月末，三家基础电信企业发展蜂窝物联网终端用户已达17.77亿户，已超移动电话用户数9482万户。

　　中国工程院院士邬贺铨认为，过去，互联网和移动互联网的发展主要依靠人口红利；如今，物联网应用打开了另一个维度，工业互联网、智慧城市、智慧家居等应用将实现爆发式增长，网络技术发展开启新的里程碑。

　　“移动物联网深度融入经济社会发展各领域多环节的同时，国内企业技术及产品研发能力持续增强，生态体系不断完善。”余晓晖说，我国移动物联网在连接规模和“物超人”比例上远远高于世界主要发达国家，自2015年以来，我国一直是全球移动物联网技术创新的主要贡献者。生态建设方面，我国移动物联网产业规模不断壮大，产业供给能力显著提升，芯片、模组、终端出货量等方面全球领先。

　　余晓晖表示，随着移动物联网的发展基础和产业体系持续优化完善，移动物联网终端用户数将进一步扩大。

　　一方面，我国建成全球最大的移动物联网络，实现高中低速协同组网的良好局面，并加快2G/3G物联网业务向4G/5G迁移。另一方面，持续提升移动物联网网络与芯片、模组、平台及行业应用等全产业水平，促进移动物联网应用产业生态全面发展。中国信息通信研究院预计，到2030年，我国移动物联网连接数将达到百亿级规模。

　　“我国移动物联网将向更广范围、更深程度、更高水平发展方向迈进，从过去的服务人和信息消费，进一步发展到现在的服务千行百业，让‘万物互联’的愿景真正成为现实。”余晓晖说，未来，移动物联网将极大扩展连接的范围与深度，并与感知、边缘计算等技术相结合，推动实现人、机、物的数字化智能化，引领信息通信产业变革的新浪潮，助力数字社会高质量发展，为经济发展增添新动能。（记者郭倩）

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）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）