氣凝膠應(yīng)用場景進(jìn)一步擴(kuò)大 氣凝膠行業(yè)市場發(fā)展空間預(yù)測

• 吳澳燕 2023年12月28日 來源：中國化工報 人民政協(xié)報 253 8
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氣凝膠是一種性能優(yōu)良、應(yīng)用廣泛的納米級多孔固態(tài)材料，具有低熱導(dǎo)率、低折射率、低聲阻抗等多種優(yōu)異性能。作為目前已知導(dǎo)熱系數(shù)最低、密度最小的固體材料，氣凝膠可謂是材料領(lǐng)域的“隔熱王者”，并已在在新能源、石油化工、工業(yè)隔熱、建筑建造等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用場景。

氣凝膠行業(yè)發(fā)展如何?氣凝膠是一種性能優(yōu)良、應(yīng)用廣泛的納米級多孔固態(tài)材料，具有低熱導(dǎo)率、低折射率、低聲阻抗等多種優(yōu)異性能。作為目前已知導(dǎo)熱系數(shù)最低、密度最小的固體材料，氣凝膠可謂是材料領(lǐng)域的“隔熱王者”，并已在在新能源、石油化工、工業(yè)隔熱、建筑建造等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用場景。

氣凝膠是指通過溶膠凝膠法，用一定的干燥方式使氣體取代凝膠中的液相而形成的一種納米級多孔固態(tài)材料。如明膠、阿拉伯膠、硅膠、毛發(fā)、指甲等。氣凝膠也具凝膠的性質(zhì)，即具膨脹作用、觸變作用、離漿作用。

氣凝膠種類多樣，發(fā)展至今已由單一組分的SiO2氣凝膠形成了包括氧化物氣凝膠、有機(jī)氣凝膠、碳?xì)饽z、復(fù)合氣凝膠在內(nèi)的多種類型。下游的氣凝膠制品包括氣凝膠氈、氣凝膠紙、氣凝膠布、氣凝膠板材、氣凝膠粉末等。

下游應(yīng)用場景廣泛，涉及石油化工、建筑建造、工業(yè)隔熱、交通等領(lǐng)域，其中石油化工為最大應(yīng)用領(lǐng)域，消費占比達(dá)到56%，其次應(yīng)用于工業(yè)隔熱，占比為18%。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年氣凝膠產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析報告》顯示：

氣凝膠具有高比表面積、高空隙率等特殊的微觀結(jié)構(gòu)特點，化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫、使用溫度范圍廣、壽命長。近年來，中國、美國、歐洲等國家和地區(qū)的研究人員通過改進(jìn)氣凝膠制備工藝，開發(fā)出生物質(zhì)基氣凝膠等多種新型氣凝膠。

2010年開始，國內(nèi)首批氣凝膠生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)成功開拓了工業(yè)設(shè)備管道節(jié)能、新能源汽車安全防護(hù)、軌交車廂及船體防火隔熱保溫的應(yīng)用市場。2017年，我國發(fā)布了《納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制品》國家標(biāo)準(zhǔn);同年，氣凝膠被列入國家重點節(jié)能低碳技術(shù)推薦目錄。2019 ，我國氣凝膠產(chǎn)量7.82萬立方米，2019年我國氣凝膠市場規(guī)模約為11.23億元。

作為目前已知導(dǎo)熱系數(shù)最低、密度最小的固體材料，氣凝膠可謂是材料領(lǐng)域的“隔熱王者”，并已在航天、石化等領(lǐng)域應(yīng)用。比如“天問一號”探測器發(fā)動機(jī)與火星車表面、“長征五號”遙四運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)高溫燃?xì)庀到y(tǒng)隔熱、嫦娥四號探測器熱電池防護(hù)等都應(yīng)用了氣凝膠。在我國提出“雙碳”目標(biāo)后，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，氣凝膠的應(yīng)用場景也在進(jìn)一步擴(kuò)大。

氣凝膠行業(yè)市場發(fā)展空間預(yù)測

據(jù)中國石油管道科技研究中心評估，以350攝氏度蒸汽管道的保溫應(yīng)用為例，相比于傳統(tǒng)保溫材料，氣凝膠的保溫層厚度可減少2/3，節(jié)約能耗40%以上，每公里管道每年可減少二氧化碳排放125噸。

數(shù)據(jù)顯示，2021年油氣領(lǐng)域?qū)饽z的需求占總需求量的56%，另有18%用于工業(yè)隔熱、9%用于建筑建造、8%用于交通運(yùn)輸。國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會在《2022氣凝膠行業(yè)研究報告》中指出，在新能源汽車蓄電池芯模組中采用氣凝膠阻燃材料，可將電池包高溫耐受能力提高至800攝氏度以上。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)等的發(fā)展，氣凝膠在新能源汽車及儲能行業(yè)應(yīng)用場景廣泛，需求量有望持續(xù)提升。

近年來，中國、美國、歐洲等國家和地區(qū)的研究人員通過改進(jìn)氣凝膠制備工藝，開發(fā)出生物質(zhì)基氣凝膠、石墨烯氣凝膠、聚合物氣凝膠等多種新型氣凝膠。值得一提的是，生物質(zhì)原料來源廣泛、成本低廉、碳源豐富，利用生物質(zhì)原料制備環(huán)保型多孔碳纖維氣凝膠是一種經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)的生產(chǎn)方式，因此目前生物質(zhì)基氣凝膠也成為研究的熱點。

不過，氣凝膠生產(chǎn)成本高昂，產(chǎn)品價格昂貴?！?022氣凝膠行業(yè)研究報告》指出，氣凝膠的生產(chǎn)成本主要集中在原材料硅源、設(shè)備折舊及能耗方面。有效降低成本既依賴于制備工藝的突破，也需要通過低成本原材料的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化來實現(xiàn)。

近幾年，氣凝膠行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張較快，原有玩家以及新進(jìn)入者均大幅擴(kuò)產(chǎn)，有望通過規(guī)模效應(yīng)降低成本，進(jìn)而推動氣凝膠加速滲透。行業(yè)新進(jìn)入者多為功能性硅烷生產(chǎn)企業(yè)，布局硅源至氣凝膠材料一體化。

目前我國已成為全球第一大氣凝膠生產(chǎn)國和消費國。據(jù)開源證券相關(guān)數(shù)據(jù)，保守估計，2025年，在國內(nèi)新能源領(lǐng)域氣凝膠滲透率為20%，國內(nèi)建筑領(lǐng)域氣凝膠滲透率為0.5%，石化管道領(lǐng)域氣凝膠滲透率為3%，則對應(yīng)的總市場規(guī)?？蛇_(dá)70億元。

基于氣凝膠產(chǎn)品巨大的市場空間，多家企業(yè)入局氣凝膠行業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前已有30多家企業(yè)布局氣凝膠及制品。其中，在油氣管道保溫領(lǐng)域率先入局者包括中國石化和中國石油等企業(yè);在動力電池領(lǐng)域，寧德時代、中航鋰電、國軒高科等全球前十大動力電池廠商均有采購氣凝膠產(chǎn)品。

站在國家“雙碳”和“十四五”高質(zhì)量發(fā)展的賽道上，氣凝膠在新老應(yīng)用領(lǐng)域同步發(fā)力，有望加速新能源車、建筑保溫、石化管道保溫等領(lǐng)域的滲透替代。隨著工藝革新、成本下降和滲透率的不斷提升，氣凝膠劍指未來千億星辰大海。

氣凝膠的發(fā)展和應(yīng)用仍然處于不斷探索的過程，未來的研究方向主要集中在開發(fā)纖維素氣凝膠、石墨烯氣凝膠、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氣凝膠、非金屬單質(zhì)氣凝膠等新型氣凝膠上。

更多行業(yè)詳情請點擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年氣凝膠產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析報告》。

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