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)
国家药监局公布第四批药品安全专项整治典型案例******
中新网1月16日电 据国家药监局官网16日消息,2022年年初以来,国家药监局以严查违法、严控风险为主线,在全国范围内组织开展药品安全专项整治行动。各地药品监管部门持续加大监管执法力度,严厉打击危害药品安全违法行为,查处了一批违法违规案件,切实维护人民群众身体健康和用药安全。现公布第四批药品安全专项整治典型案例。
一、铁岭经济开发区程浩氧气厂从事药品生产活动未遵守药品生产质量管理规范案
【案情简介】2022年3月,辽宁省药品监督管理局在日常监督检查中发现,铁岭经济开发区程浩氧气厂存在严重违反《药品生产质量管理规范》的行为。经查,该公司质量管理体系不健全,存在未按照规程生产、检查、检验、复核等行为,且企业负责人、生产管理负责人、质量受权人未能履行相应管理职责。该公司上述行为违反了《药品管理法》第四十三条第一款、《药品生产监督管理办法》第六十九条第六项规定。2022年8月,辽宁省药品监督管理局依据《药品管理法》第一百二十六条以及《辽宁省药监局行政处罚裁量权适用规定》第四条、第六条和第九条规定,对该公司处以责令停产停业整顿,罚款10万元的行政处罚,并对该公司法定代表人、生产管理负责人和质量受权人分别处以没收违法行为发生期间自本单位所获收入、罚款的行政处罚。
【典型意义】氧气是人体进行新陈代谢的关键物质,医用氧在临床上主要用于缺氧的病人吸氧,尤其是在急救状态下,高纯氧可以用来挽救患者生命。我国对医用氧的生产管理、质量控制、贮存、放行有严格要求。本案中,企业关键人员未能履行相应管理职责,企业未遵守《药品生产质量管理规范》组织生产,产品质量难以保证,对公众用药安全有效带来潜在隐患。药品监管部门认真落实“双罚制”要求,在对企业依法查处的同时,对企业相关责任人员依法作出相应行政处罚,对督促企业落实主体责任和压实相关从业人员岗位责任具有重要意义。
二、魏某涛非法收购药品案
【案情简介】2021年12月,北京市丰台区市场监督管理局与北京市公安局丰台分局联合检查,发现魏某涛未取得《药品经营许可证》,通过现金交易、当场结算的形式在丰台区周边从个人处收购尿毒清颗粒、阿卡波糖片等药品。魏某涛上述行为违反了《药品流通监督管理办法》第二十二条规定。2022年8月,北京市丰台区市场监督管理局依据《药品管理法》第一百一十五条、《北京市药监局行政处罚裁量权适用规定(试行)》第十七条第一项、第四项以及《北京市药品监管行政处罚裁量基准(试行)》第一百五十二条第三款规定,对当事人处以没收涉案药品、罚款160万元的行政处罚。
【典型意义】我国对药品经营活动实行严格的许可制度,且禁止非法收购药品。本案中,不法分子利用收购的医保药品与正常销售药品间的差价,拟从中获得高额利润,不仅严重扰乱了药品经营秩序,而且非法收购的药品脱离正规管理,药品储存条件无法保障,相关药品再流通到患者手中,对公众用药安全带来极大隐患。药品监管部门依法严厉查处,对有效遏制相关违法活动具有积极的示范作用,有利于规范药品流通秩序,切实保障人民群众用药安全。
三、济宁市世安堂医药连锁有限公司康健店销售假药案
【案情简介】2021年,山东省济宁市市场监督管理局与曲阜市市场监督管理局联合对曲阜市辖区内的济宁市世安堂医药连锁有限公司康健店进行检查并抽样检验,发现该店销售的标称为“特效筋骨痛”“痛除根”等药品中含有双氯芬酸钠等成份,认定为假药。曲阜市市场监督管理局将该案件移送曲阜市公安局立案侦查。2022年6月,山东省曲阜市人民法院判决该店负责人犯销售假药罪,判处拘役并处罚金。2022年10月,济宁市市场监督管理局依据《药品管理法》第一百一十六条、第一百一十八条等规定,对该店处以吊销《药品经营许可证》的行政处罚,对该店负责人处以终身禁止从事药品生产经营活动的行政处罚。
【典型意义】药品作为治病救人的特殊商品,质量安全直接关系公众身体健康和生命安全,必须严防严管严控药品安全风险,坚决防范杜绝假劣药对人民群众生命健康造成损害。本案当事人销售假药,社会危害极大。司法机关依法对有关责任人员判处拘役并处罚金,药品监管部门依法对当事人作出吊销许可、对相关责任人作出禁业的行政处罚,体现了坚决落实药品安全“四个最严”要求的决心。本案系药品监管部门与公安司法部门行刑联动的典型案例,体现了行政部门与公安司法部门信息互通、密切协作的良好工作机制,体现了行刑衔接的高效执法合力,对各级药品监管部门、公安司法部门信息共享、联合打击违法违规行为,具有借鉴意义。
四、广州达美康医疗器械有限公司未履行注册代理人义务案
【案情简介】根据国家药监局交办的案件线索,2022年6月,广东省药品监督管理局对广州达美康医疗器械有限公司涉嫌未履行境外医疗器械注册代理人义务的有关情况予以立案调查。经查,当事人作为医疗器械的进口注册代理人,在协助注册人向国家药监局办理进口医疗器械注册申请过程中,未履行告知注册人需补充提交生产地址变更的ISO证书、产品标签和真实性声明等文件的公证函的义务,当事人的注册专员尹某某擅自通过图片编辑软件伪造虚假公证函提交国家药监局作为注册补正材料。2021年11月,当事人已协助注册人申请撤回涉案医疗器械注册申请。
当事人的上述行为,违反《医疗器械监督管理条例》(国务院令第739号)第十四条第四款、第二十条第一款第五项、第二款规定。2022年8月,广东省药品监督管理局依据《医疗器械监督管理条例》(国务院令第739号)第九十八条第一款规定,责令当事人改正上述违法行为,对当事人处以罚款12万元的行政处罚,对其责任人尹某某处以5年内禁止从事医疗器械生产经营活动的行政处罚。
【典型意义】医疗器械注册申请人应当确保提交的资料合法、真实、准确、完整和可追溯。境外申请人应当指定中国境内的企业法人作为代理人,办理相关医疗器械注册事项。代理人应当依法协助注册人履行法定义务,并协助境外注册人落实相应法律责任。药品安全专项整治行动开展以来,各级药品监管部门严厉打击医疗器械注册备案造假行为,本案为成功查处的首起涉及医疗器械代理人的医疗器械注册资料造假案件。广东省药品监督管理局给予当事人罚款、责任人员5年内禁止从事医疗器械生产经营活动的行政处罚,依法追究当事人法律责任,严格落实违法行为处罚到人要求,形成强有力震慑,有利于规范医疗器械注册行为,保障医疗器械安全、有效。
五、宁波精博康复辅具有限公司未经许可生产未依法注册的第二类医疗器械案
【案情简介】2022年3月4日,浙江省宁波市市场监督管理局对宁波精博康复辅具有限公司进行检查。经查,当事人涉嫌未经许可生产未依法注册的脊柱侧弯矫形器,涉案货值金额26.4万元,违法所得26.4万元。当事人未经许可生产未依法注册的第二类医疗器械的行为,违反了《医疗器械监督管理条例》(国务院令第739号)第十六条第一款、第三十二条第一款规定。2022年8月3日,宁波市市场监督管理局依据《医疗器械监督管理条例》(国务院令第739号)第八十一条第一款第一项、第二项和《关于规范市场监督管理行政处罚裁量权的指导意见》(国市监法〔2019〕244号)规定,决定给予当事人减轻处罚,处以没收违法所得26.4万元,罚款132万元的行政处罚。
【典型意义】随着经济社会的发展,康复治疗成为医疗领域新的增长点。青少年特发性脊柱侧弯多发高发,其治疗过程、所使用医疗器械的合法性也成为人民群众关注的热点。监管部门在案件查办期间深入了解脊柱侧弯的成因、诊断要点、治疗方法、影像学特征,并利用技术方法从PACS系统中提取患者的放射影像电子数据,找准案件办理的突破方向,从而揭开医疗康复领域无证生产未依法注册医疗器械并侵害患者权益的潜规则。该案的办理彰显了药品监管部门针对新的医疗器械违法行为进行重点突破和攻坚克难的决心,维护了医疗器械生产、使用秩序,有力保障了公众用械安全。
六、苏州威视健医疗仪器设备进出口有限公司经营未经注册的第三类医疗器械及无中文说明书、标签医疗器械案
【案情简介】2022年6月,江苏省苏州市姑苏区市场监督管理局执法人员根据协查线索,对苏州威视健医疗仪器设备进出口有限公司进行检查。经查,当事人涉嫌经营未经注册的进口眼内照明探头等医疗器械及无中文说明书、标签的超乳波切一体机,涉案货值金额20988.73元。当事人经营未经注册的第三类医疗器械及无中文说明书、标签医疗器械的行为违反了《医疗器械监督管理条例》(国务院令第739号)第三十九条第一款、第二款第三项和第五十五条的规定。2022年9月,苏州市姑苏区市场监督管理局依据《医疗器械监督管理条例》(国务院令第739号)第八十八条第二项、第八十一条第一款第一项和《苏州市市场监督管理行政处罚裁量权适用规定(试行)》第十三条第一项规定,决定对当事人从轻处罚,处以没收违法所得、没收无证的医疗器械104件、罚款358819.68元的行政处罚。
【典型意义】根据《医疗器械监督管理条例》(国务院令第739号)第五十五条规定,医疗器械经营企业、使用单位不得经营、使用未依法注册或者备案、无合格证明文件以及过期、失效、淘汰的医疗器械。目前,眼科手术技术发展迅速,市场竞争激烈,部分医疗器械经营单位主体责任意识淡薄,为获得竞争优势,擅自将尚未注册的医疗器械(大多数为耗材配件)投入市场使用,造成无证经营、使用医疗器械情况出现。本案的查处,使医疗器械经营企业及使用单位明白合法经营的重要性,对保护消费者权益、净化市场环境起到了积极促进作用。
七、广州恒澜生物科技有限公司使用化妆品禁用原料生产化妆品案
【案情简介】2022年3月,广东省药品监督管理局综合分析研判掌握的案件线索,联合公安机关对广州恒澜生物科技有限公司进行突击检查,并抽检部分化妆品。经查,该公司2021年11月至2022年3月期间生产的婴贝萱婴肤霜、婴康益生元身体乳,被检出含有化妆品禁用原料氯倍他索丙酸酯、卤倍他索丙酸酯、赛庚啶,货值金额为212667元。广东省药品监督管理局依法将案件移送公安机关,公安机关已依法立案侦查。同时,鉴于涉案产品属于儿童化妆品,违法行为情节严重,2022年10月,广东省药品监督管理局对该公司使用禁用原料生产化妆品的行为,依据《化妆品监督管理条例》第五十九条第三项规定,作出吊销其化妆品生产许可证、取消其化妆品产品备案、10年内不予办理其提出的化妆品备案和受理其提出的化妆品行政许可申请的行政处罚,对该公司法定代表人吴某某、生产负责人莫某某作出终身禁止其从事化妆品生产经营活动的行政处罚。
【典型意义】使用化妆品禁用原料生产儿童化妆品或者在儿童化妆品中非法添加可能危害人体健康的物质,属于《化妆品生产经营监督管理办法》第六十一条规定的情节严重情形,对此类违法行为,应当依法从重从严处罚。本案中,药品监督管理部门主动出击深挖案源线索,畅通涉案产品检验绿色通道,深化案件行刑衔接,联合公安机关有力打击了儿童化妆品非法添加违法犯罪行为。药品监督管理部门依法给予涉案企业吊销化妆品生产许可证、取消其产品备案等处罚,给予涉案企业法定代表人终身禁业处罚,并首次给予涉案企业生产负责人终身禁业的顶格处罚,对不法分子形成有力震慑,体现了监管部门坚决守护儿童用妆安全的坚定决心。
八、“5·7”江苏扬州生产销售假冒化妆品案
【案情简介】2022年9月15日,江苏省扬州市广陵区人民法院以假冒商标罪等罪名判处张某某等8名生产销售假冒化妆品的犯罪分子三年至一年不等的有期徒刑,并加处罚金。此案的发现源于江苏省药品监督管理局扬州检查分局在化妆品安全风险监测工作中摸排的违法线索。扬州检查分局发现上述假冒化妆品违法线索后,立即与扬州市公安局食药环侦支队成立联合专案组,坚持追根溯源、循线深挖,最终捣毁假冒化妆品生产窝点1处、胶管供货商2家,抓获张某某等多名犯罪嫌疑人。经查,自2020年3月张某某等人购买膏体、仿制包材、商标及防伪标识等组件,自行加工、组装生产假冒化妆品,并通过网络进行销售。
【典型意义】近年来,不法分子瞄准品牌化妆品进行制假售假,凭借他人优质品牌效应谋取非法利益。本案中,药品监督管理部门高度重视从化妆品安全风险监测中发现的违法线索,发挥专业技术优势,与公安机关协同作战,在“打假保名牌”工作机制框架下,由行政执法部门、公安机关、司法机关和权利人企业共同发力,将制假售假链条一网打尽,切实保护公众用妆安全,维护公平竞争市场秩序,营造良好的营商环境。
九、“6·12”福建漳州销售假冒化妆品案
【案情简介】2021年9月,福建省漳州市市场监督管理局陆续收到多起投诉举报,反映注册地址在漳州市诏安县的多家淘宝网店销售假冒品牌化妆品。漳州市市场监督管理局立即组织开展调查,经综合研判,诏安县市场监督管理局将线索移送公安机关,同时漳州市、县两级市场监管和公安部门成立联合专案组,共同侦办案件。2022年6月,联合专案组派出执法人员100余人,分赴广东深圳、辽宁大连、河北邯郸及福建漳州等地同时开展收网行动,一举捣毁化妆品售假窝点6处,现场抓获涉案人员73人,查扣大量假冒化妆品。截至目前,诏安县人民检察院已对本案3名主要犯罪嫌疑人批准逮捕,移送审查起诉3人,另有21名犯罪嫌疑人取保候审。该案正在进一步侦办中。
【典型意义】近几年来,随着对化妆品违法犯罪行为打击力度不断加大,化妆品制假窝点进一步向农村、城乡接合部等偏远地区转移。本案中,不法分子形成团伙作案,分散在福建、广东等地的农村等偏远地区分工作案,且反侦查意识很强,在多个电商平台开设多家网店,跨省生产销售违法化妆品。药品监督管理部门通过细致排查违法线索,不放过任何蛛丝马迹,并与公安机关密切配合,摸清了全案违法行为脉络,最终成功打掉黑窝点,维护了公众用妆安全。