氣凝膠行業(yè)深度報(bào)告“隔熱王者”雙碳目標(biāo)開(kāi)啟成長(zhǎng)賽道

氣凝膠行業(yè)深度報(bào)告：“隔熱王者”，雙碳目標(biāo)開(kāi)啟成長(zhǎng)賽道一、氣凝膠：隔熱材料之王1.1氣凝膠被稱為“藍(lán)煙”，改變世界的神奇材料1931年氣凝膠正式問(wèn)世，是目前已知導(dǎo)熱系數(shù)最低、密度最低的固體材料，因輕若薄霧顏色泛藍(lán)，又被稱為“藍(lán)煙”；具有超長(zhǎng)的使用壽命、超強(qiáng)的隔熱性能、超高的耐火性能等，被譽(yù)為

“改變世界的神奇材料”。常規(guī)氣凝膠比表面積~700m2/g，孔隙率95%-99.8%，均勻分布的納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)幾乎隔絕熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，賦予其遠(yuǎn)勝其他傳統(tǒng)材料的隔熱性能，導(dǎo)熱率最低可達(dá)0.012-0.016W/(m·K)，只相當(dāng)于空氣的1/2。1.2氣凝膠結(jié)構(gòu)獨(dú)特，賦予眾多優(yōu)異性能相比其他保溫材料，氣凝膠導(dǎo)熱系數(shù)最低、質(zhì)量最輕，耐熱溫度更高。實(shí)現(xiàn)相同保溫效果，氣凝膠厚度不足其余材料1/3；厚度更薄，散熱面積更小，管線溫降更低，熱效率更高，同時(shí)最大限度節(jié)約空間；若地下管道保溫，則大幅減少開(kāi)挖量。1.3氣凝膠下游應(yīng)用廣泛，以隔熱保溫為主導(dǎo)由于氣凝膠超強(qiáng)隔熱等性能，早期主要應(yīng)用在航天、軍工和國(guó)防領(lǐng)域，隨后逐步擴(kuò)展至石化、工業(yè)、建筑、交通、日用等領(lǐng)域；在電極載體材料、催化材料、傳感材料、納米滅菌材料、藥物釋放等諸多新興領(lǐng)域均有廣泛研究。目前，氣凝膠下游集中在工業(yè)管道保溫，如油氣項(xiàng)目、工業(yè)隔熱，以及建筑建造隔熱等。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，新能源汽車、日用戶外等領(lǐng)域市場(chǎng)也將逐漸打開(kāi)。1.4氣凝膠種類豐富，已成為龐大氣凝膠家族氣凝膠已經(jīng)從最初的SiO2氣凝膠發(fā)展成為龐大的氣凝膠家族。根據(jù)氣凝膠的外觀，可分為塊體、粉末和薄膜；根據(jù)氣凝膠的制備方法，可分為氣凝膠、干凝膠、凍凝膠；根據(jù)不同微觀結(jié)構(gòu)，可分為微孔（<2nm）、中孔（2~50nm）和混合多孔氣凝膠；根據(jù)基體，可分為無(wú)機(jī)、有機(jī)、混合和復(fù)合氣凝膠；最常用的氣凝膠分類方法是通過(guò)組分來(lái)區(qū)分，可分為單組分和多組分氣凝膠。單組分氣凝膠包括氧化物氣凝膠、碳化物氣凝膠、氮化物氣凝膠、石墨烯氣凝膠、量子點(diǎn)氣凝膠、金屬氣凝膠、聚合物基有機(jī)氣凝膠、生物質(zhì)基有機(jī)及碳?xì)饽z、硫化物氣凝膠等。多組分氣凝膠（復(fù)合氣凝膠）是指由兩種及以上單組分氣凝膠構(gòu)成或者由纖維、晶須、納米管等增強(qiáng)體與氣凝膠基體相結(jié)合的氣凝膠復(fù)合材料。如，有機(jī)纖維-SiO2復(fù)合氣凝膠等。組成、結(jié)構(gòu)不同的氣凝膠，展現(xiàn)出獨(dú)特的性質(zhì)，適用于特定的應(yīng)用場(chǎng)景。1.5氣凝膠主流制備流程：溶膠-凝膠+干燥目前大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的是SiO2氣凝膠，以此為例介紹氣凝膠的制備流程。氣凝膠的制備通常包含溶膠-凝膠和干燥兩個(gè)主要過(guò)程：第一步是通過(guò)溶膠凝膠過(guò)程制備濕凝膠；第二步是利用一定的干燥方法將凝膠內(nèi)的液態(tài)物質(zhì)替換為氣態(tài)，從而制得氣凝膠。1.6氣凝膠改性取長(zhǎng)補(bǔ)短，未來(lái)仍需持續(xù)優(yōu)化在SiO2氣凝膠的制備過(guò)程中，可采用纖維復(fù)合和柔韌改性來(lái)提高力學(xué)強(qiáng)度，疏水改性增加疏水性，摻雜改性提高高溫下的穩(wěn)定性，從而彌補(bǔ)SiO2氣凝膠自身力學(xué)性質(zhì)差、吸水后結(jié)構(gòu)易坍塌等缺點(diǎn)。SiO2氣凝膠作為相對(duì)成熟的產(chǎn)品，目前的發(fā)展方向主要在降低成本、提高產(chǎn)能、設(shè)計(jì)研發(fā)綜合性能更優(yōu)的商業(yè)化產(chǎn)品。1.7氣凝膠研發(fā)熱度不減，專利申請(qǐng)數(shù)高速增長(zhǎng)2000年-2021年，我國(guó)一共公開(kāi)了氣凝膠相關(guān)專利14550項(xiàng)。2000年公開(kāi)氣凝膠相關(guān)專利15項(xiàng)，到2010年也僅有91篇；之后專利數(shù)量迅猛增加，2021年達(dá)到3079篇，2010-2021年專利公開(kāi)數(shù)量年均復(fù)合增長(zhǎng)37.7%，充分表現(xiàn)出氣凝膠的研究熱度以及潛在的巨大商業(yè)價(jià)值。二、“政策+標(biāo)準(zhǔn)”

持續(xù)出臺(tái)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康高質(zhì)發(fā)展2.1“雙碳”政策不斷完善，推動(dòng)低碳高質(zhì)量發(fā)展實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，是黨中央、國(guó)務(wù)院作出的重大戰(zhàn)略決策，是推動(dòng)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求。2.2國(guó)家部委陸續(xù)出臺(tái)文件，推進(jìn)節(jié)能降碳綠色轉(zhuǎn)型在“雙碳”目標(biāo)背景下，我國(guó)持續(xù)出臺(tái)相關(guān)文件，一方面繼續(xù)堅(jiān)決遏制“兩高”項(xiàng)目盲目發(fā)展，另一方面持續(xù)推進(jìn)節(jié)能降碳綠色轉(zhuǎn)型。2.3氣凝膠作為高效節(jié)能材料，政策面大力支持發(fā)展氣凝膠是國(guó)家基礎(chǔ)戰(zhàn)略性前沿