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)
2022国家医保谈判落幕 大病用药是重点******
为期4天的2022国家医保药品目录谈判1月8日在北京落下帷幕。国家医保局医药管理司负责人对新冠治疗药物谈判情况进行回应:此次进入谈判的新冠治疗药物共3种,其中阿兹夫定片、清肺排毒颗粒谈判成功,辉瑞奈玛特韦片/利托那韦片(Paxlovid)组合包装因报价高未能成功。
相比前两年,参与本次医保谈判的药品数量明显增多。根据国家医保局此前发布的名单,今年通过形式审查的有343种药品,包括目录外新增品种药198个,目录内续约品种药145个。此外,还有多款抗癌药、高值罕见病药物等大病用药参与今年的国家医保谈判。
本次医保谈判规则并无特别变化,药企经过两轮报价,超过医保底价115%会出局,落入范围则继续谈判,最终形成谈判价格。不过,今年国家医保谈判首创的两个新规则——“简易续约”“非独家药品竞价”备受关注。
“简易续约”“非独家药品竞价” 两大新规首次实施
因疫情等缘故,2022年国家医保谈判被推迟到2023年1月5日至8日举行。谈判期间,每天早上8点左右,谈判会场外便聚集了等待入场的医药企业谈判代表,他们背着包,手持装有草稿纸、计算器的文件袋,聚在一起排队签到。
中青报·中青网记者从现场获悉,4天的国家医保谈判期间,每天的侧重点有所不同。首日谈判侧重抗病毒、呼吸类、麻醉类药品;1月6日侧重心血管、骨科及免疫疾病类药品;1月7日的重点集中于罕见病和肿瘤领域,是本次谈判的重点之一;最后一天的谈判则以中成药为主。
通常情况下,每家药企谈判时间在20-30分钟左右。谈判结束后,不少参与谈判的药企代表表示“感觉不错”“压力不大”“降幅在预期之内”,还有药企代表称“国家支持力度很大”。
除了药企代表,谈判会场外还聚集了不少医药行业人士。一位医药行业分析师在现场对记者表示:“今年我尤其关注‘简易续约’的情况。”
“简易续约”是今年医保谈判的新增亮点之一。2022年6月29日,国家医保局发布《谈判药品续约规则》,明确了独家品种简易续约规则。根据规定,协议将于2022年12月31日到期,并同时满足独家药品、本协议期基金实际支出未超过基金支出预算(企业预估值,下同)的200%、未来两年的基金支出预算增幅合理等5项条件的药品,可以进行简易续约,续约有效期为两年。
有业内人士分析,“简易续约”有助于简化谈判流程,提高续约效率,缓解行政审批和企业申报的压力。有部分新增适应症的创新药有望不用重新谈判,而是通过“简易续约”规则直接纳入医保。这对于药企而言是一项重要的利好。
一位参与“非独家药品竞价”的药企代表对记者表示,他们的谈判并不算顺利:“大家一直在‘出价’,就看价格能有多低。”
“非独家药品竞价”是本次医保谈判的另一项新规。《非独家药品竞价规则》指出,药品通过竞价纳入药品目录的,取各企业报价中的最低者作为该通用名药品的支付标准。如企业报价低于医保支付意愿的70%,以医保支付意愿的70%作为该药品的支付标准。这就意味着,如果某一家参与“非独家药品竞价”的药企报价更低,其他药企也会被动以这一低价进入医保。
抗癌药、罕见病药等成为谈判重点
根据国家医保局此前公布的名单,2022国家医保谈判共有343种药品正式通过形式审查,其中包括198种目录外西药和中成药与145种目录内西药和中成药。辉瑞公司的新冠口服药Paxlovid、上百万元一针的CAR-T类药物、PD-1/PD-L1类抗肿瘤药物、高值罕见病药物等备受关注。
1月8日夜间,国家医保局发布消息,Paxlovid最终因生产企业辉瑞投资有限公司报价高,谈判未能成功。此前,Paxlovid已于2022年2月1日获国家药监局附条件批准,北京、上海等地也将Paxlovid纳入临时医保。根据近期国家医保局会同有关部门联合印发的《关于实施“乙类乙管”后优化新型冠状病毒感染患者治疗费用医疗保障相关政策的通知》《新型冠状病毒感染诊疗方案(试行第十版)》中的所有治疗性药物,包括Paxlovid、阿兹夫定片、莫诺拉韦胶囊、散寒化湿颗粒等,医保都将临时性支付到2023年3月31日。
本次谈判在第二天和第三天迎来重头戏,其间参与谈判的企业包括拜耳医药、百洋医药、西安杨森、扬子江药业、海融医药、济川药业、百济神州、先声药业、君实生物等。国家医保局此前公布的通过初步形式审查的药品名单显示,这些企业参与谈判的药品涉及多款抗癌药,以及部分罕见病高值药物。
本次参与国家医保谈判的还有19款罕见病用药,包括治疗脊髓性肌萎缩症(SMA)、Castleman病、法布雷病、戈谢病、多发性硬化等罕见病的药品。例如,罗氏制药的SMA药物利司扑兰口服溶液用散参加了去年的国家医保谈判,但最终未能成功。山东省药械采购平台显示,此前罗氏制药已将利司扑兰口服溶液用散的价格从6.38万/支降至1.45万/支。
自2018年以来,国家医保局通过谈判将19种罕见病药纳入医保药品目录,平均降幅达52.6%。2021年医保谈判中,渤健公司研发生产的SMA治疗药物诺西那生钠注射液从70万/针降至3.3万/针,当时国家医保局谈判代表张劲妮的发言“每一个小群体都不该被放弃”感动了很多人。
本报北京1月8日电
中青报·中青网见习记者 裴思童 刘胤衡 来源:中国青年报
(文图:赵筱尘 巫邓炎)