中國(guó)氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析

中國(guó)氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析

一、中國(guó)氣凝膠行業(yè)發(fā)展情況

二氧化硅氣凝膠是一種分散介質(zhì)為氣體的多孔性固體材料，是目前工程應(yīng)用的最輕的固體材料。由其制成的氣凝膠氈導(dǎo)熱系數(shù)為0.020W·（m·K）-1，且具有超疏水、A級(jí)阻燃、使用溫度范圍廣（-200~650℃）、壽命長(zhǎng)、抗壓、無(wú)毒。與傳統(tǒng)保溫隔熱材料相比，同等隔熱效果下，氣凝膠材料厚度只有傳統(tǒng)保溫隔熱材料的1/2-1/5，可以為服役場(chǎng)所節(jié)省更多空間。

但是氣凝膠產(chǎn)業(yè)目前仍受限于其較高的生產(chǎn)成本及較小的生產(chǎn)規(guī)模，導(dǎo)致其應(yīng)用規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域受限。目前的產(chǎn)品應(yīng)用主要以航天軍工、管道保溫、新能源汽車為主，建筑領(lǐng)域應(yīng)用較少。而在氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早更成熟的美國(guó)及部分歐洲地區(qū)，建筑用氣凝膠已經(jīng)非常普遍。隨著我國(guó)節(jié)能環(huán)保理念的深入，建筑領(lǐng)域?qū)⒊蔀闅饽z繼管道保溫后一大民用潛在市場(chǎng)。

2018年我國(guó)氣凝膠行業(yè)規(guī)模約18.57億元，其中氣凝膠材料規(guī)模約5.42億元，氣凝膠制品市場(chǎng)規(guī)模約13.15億元。如下圖所示：2014-2018年中國(guó)氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模情況

2018年我國(guó)氣凝膠產(chǎn)業(yè)細(xì)分結(jié)構(gòu)占比中，氣凝膠制品占比超過70%，占決了絕對(duì)市場(chǎng)份額。2014-2018年中國(guó)氣凝膠行業(yè)細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模情況

二、中國(guó)氣凝膠產(chǎn)業(yè)供需現(xiàn)狀

氣凝膠是世界上已知的最輕的固體材料，因其具有極低的導(dǎo)熱系數(shù)，堅(jiān)固耐用，耐高溫、防爆等特點(diǎn)，在航空航天、國(guó)防軍工、綠色建筑、新能源、環(huán)境治理、太陽(yáng)能熱利用等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本等工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家均投入巨資進(jìn)行研發(fā)。

據(jù)介紹，到目前為止，世界上也僅有少數(shù)國(guó)家擁有高端透明氣凝膠核心技術(shù)，并在航空航天、核技術(shù)、軍工等領(lǐng)域得到應(yīng)用，而民用領(lǐng)域應(yīng)用還在起步階段。就產(chǎn)業(yè)化而言，國(guó)內(nèi)外氣凝膠制造商已大量生產(chǎn)出低端氣凝膠產(chǎn)品，但高端氣凝膠產(chǎn)品目前僅美國(guó)、瑞典等少數(shù)國(guó)家能夠生產(chǎn)，且尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

開發(fā)建成的氣凝膠玻璃生產(chǎn)線可以生產(chǎn)大尺度高透明性氣凝膠玻璃以及半透明性氣凝膠玻璃，為建筑透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)提供時(shí)尚、美觀、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、適用的新型材料，其生產(chǎn)線整體處于國(guó)際領(lǐng)先水平，縮小甚至拉平了我國(guó)與美國(guó)等少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家在這一領(lǐng)域的差距。

氣凝膠是世界上密度最小、孔徑為納米量級(jí)的固體，種類繁多，主要有硅系、碳系、硫系、金屬氧化物系、金屬系等等。氣凝膠下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，目前我國(guó)氣凝膠行業(yè)主要產(chǎn)品有氣凝膠絕熱氈、絕熱板、絕熱粉體和絕熱采光板等.

我國(guó)氣凝膠行業(yè)主要產(chǎn)品還較為初級(jí)，大多數(shù)企業(yè)能夠生產(chǎn)氣凝膠粉體顆粒，但是不能生產(chǎn)氣凝膠復(fù)合材料產(chǎn)品。因此，市場(chǎng)上的產(chǎn)品以顆粒為主。能生產(chǎn)復(fù)合材料產(chǎn)品的有納諾高科股份有限公司、廣東埃力生高新科技有限公司、浙江通瑞新材料技術(shù)有限公司等少數(shù)幾家公司。中國(guó)部分氣凝膠企業(yè)產(chǎn)能一覽表

2018年我國(guó)氣凝膠產(chǎn)量為3.75萬(wàn)立方米，國(guó)內(nèi)氣凝膠制品產(chǎn)量從2014年的1.05萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2018年的3.63萬(wàn)噸。2014-2018年我國(guó)氣凝膠行業(yè)產(chǎn)量情況

氣凝膠作為被全世界科學(xué)界廣泛關(guān)注的新材料，吸引著世界各國(guó)科學(xué)家傾力研究?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)氣凝膠可使眾多行業(yè)、學(xué)科產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，在力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等方面均有獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì)，在保溫絕熱材料、隔音材料、紅外線吸收材料、催化劑材料、環(huán)境保護(hù)材料等領(lǐng)域都有廣泛用途。

根據(jù)《》2018年我國(guó)氣凝膠材料國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求總量為3.82萬(wàn)立方米，氣凝膠制品消費(fèi)量從2014年的3.10萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2018年的6.85萬(wàn)噸。2014-2018年我國(guó)氣凝膠行業(yè)消費(fèi)量情況

我國(guó)氣凝膠行業(yè)下游主要集中在建筑材料、軍工航天領(lǐng)域，2018年我國(guó)建筑材料行業(yè)氣凝膠需求量占比高達(dá)43.7%，軍工航天領(lǐng)域占比37.5%。2018年中國(guó)氣凝膠行業(yè)市場(chǎng)下游銷售結(jié)構(gòu)

三、中國(guó)氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展阻礙及發(fā)展趨勢(shì)

近些年國(guó)內(nèi)氣凝膠行業(yè)發(fā)展速度非?？捎^，但受到技術(shù)以及成本因素的限制，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)氣凝膠產(chǎn)業(yè)在長(zhǎng)期的發(fā)展過程中存在一定弊端，主要表現(xiàn)為：

（1）制備工藝復(fù)雜

目前國(guó)內(nèi)外均以正硅酸乙酯為硅源、以超臨界干燥工藝制備納米孔硅氣凝膠。由于過程復(fù)雜,耗時(shí)長(zhǎng),效率低,成本昂貴,而常壓干燥技術(shù)研究尚欠缺,制備出硅氣凝膠結(jié)構(gòu)性能尚不能與超臨界干燥法相比,同時(shí)未改性的SiO2氣凝膠有親水性,這些問題限制了目前SiO2氣凝膠材料的工業(yè)化應(yīng)用。

（2）制備成本偏高

氣凝膠材料在發(fā)展過程中遇到的最大問題集中在成本和無(wú)法大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化上。氣凝膠的制備、合成方法比較難，世界上通用的制備方式通常由溶膠凝膠過程和超臨界干燥處理構(gòu)成。但這種干燥設(shè)備價(jià)格非常昂貴，如果是進(jìn)口的話，1立方米超臨界干燥設(shè)備，全套設(shè)備需要3000萬(wàn)元~4000萬(wàn)元，且產(chǎn)量不高，每年只能生產(chǎn)100立方米氣凝膠。因此，要想促進(jìn)氣凝膠的發(fā)展，急需研發(fā)一種新的制備方法，來(lái)降低前期資金的投入。

（3）生產(chǎn)周期長(zhǎng)

氣凝膠的制備過程分為溶膠-凝膠過程和濕凝膠的干燥過程。硅源前驅(qū)體通過水解形成含硅溶膠，調(diào)節(jié)pH使溶膠膠粒發(fā)生縮聚形成凝膠，凝膠骨架間充滿了液態(tài)溶劑，通過超臨界干燥法將骨架間隙的溶劑抽出，同時(shí)保持納米多孔網(wǎng)絡(luò)骨架不變，形成密度低、氣孔率高的氣凝膠材料。

運(yùn)用超臨界干燥法制備氣凝膠的條件很苛刻，制備周期耗時(shí)長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備要求高，能耗大，操作危險(xiǎn)性高，制備工藝復(fù)雜，使得氣凝膠的生產(chǎn)成本非常高，這些嚴(yán)重制約了氣凝膠的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

（4）規(guī)?；a(chǎn)面臨壁壘

氣凝膠的配方是核心問題，但最大的瓶頸是干燥工藝安全和成本昂貴的問題。

氣凝膠是納米量級(jí)非均勻孔隙結(jié)構(gòu)，一般需通過超臨界流體干燥來(lái)克服巨大的毛細(xì)管壓力，但這種方法采用的是高溫高壓的有機(jī)溶劑，存在易燃、易爆、破壞環(huán)境等缺點(diǎn)。所以說，氣凝膠的規(guī)?；a(chǎn)面臨壁壘。

面對(duì)上述問題，我國(guó)氣凝膠行業(yè)在未來(lái)的發(fā)展過程應(yīng)該具有針對(duì)性的改善措施以及發(fā)展方向。

（1）產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)有望加速規(guī)模擴(kuò)張

當(dāng)前，影響氣凝膠商業(yè)化應(yīng)用的主要問題是其制備工藝復(fù)雜，制備成本偏高。由于原材料昂貴、制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、規(guī)?；a(chǎn)難度大等原因，導(dǎo)致氣凝膠產(chǎn)品產(chǎn)量低、成本高，市場(chǎng)難以接受、產(chǎn)業(yè)化困難。氣凝膠高昂的成本和制作工藝是制約氣凝膠大規(guī)模應(yīng)用的國(guó)際技術(shù)瓶頸。如果能把氣凝膠的生產(chǎn)成本降下來(lái)，應(yīng)用到民用領(lǐng)域，就能實(shí)現(xiàn)巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，氣凝膠雖然還未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，只是具有相當(dāng)大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

（2）新領(lǐng)域的需求趨勢(shì)

傳統(tǒng)氣凝膠的制備需要昂貴的原材料以及高投資的超臨界干燥設(shè)備，因此生產(chǎn)成本極高，此乃阻礙氣凝膠邁向商業(yè)生產(chǎn)的重要原因。最新發(fā)展的氣凝膠制造方式，已改用低成本原材料而且無(wú)需超臨界干燥的步驟，生產(chǎn)成本大幅下降，因此將促使更多的氣凝膠商業(yè)使用。

由于氣凝膠的使用，已由隔熱材逐漸擴(kuò)大至觸媒、吸附劑、電極、電子等方面，使用的范圍愈來(lái)愈廣泛，需求量也隨之增加，商業(yè)生產(chǎn)的時(shí)機(jī)已成熟，氣凝膠在21世紀(jì)里將可媲美塑料在20世紀(jì)的地位。

未來(lái)我國(guó)在軍工、建材、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域中，對(duì)于氣凝膠的應(yīng)用將進(jìn)一步普及和發(fā)展，隨著國(guó)內(nèi)氣凝膠材料性能的發(fā)展，氣凝膠材料更