氣凝膠是目前已知最輕的固體材料,也是迄今為止保溫性能最好的材料。因其具有納米多孔結構、低密度、低介電常數(shù)、低導熱系數(shù)、高孔隙率、高比表面積等特點,在力學、聲學、熱學、光學等諸方面顯示出獨特性質,被稱為“改變世界的神奇材料”。
氣凝膠主要產品有4種,即氣凝膠復合材料、氣凝膠玻璃、氣凝膠涂料和氣凝膠粉體顆粒。其中,氣凝膠復合材料采用納米氣凝膠與玻璃纖維、陶瓷纖維等基材復合,可最大化保留氣凝膠輕質、隔熱等特性;氣凝膠玻璃由兩片玻璃在中間填充氣凝膠,形成類似于“三明治”的結構,具有光漫射效果、強隔音降噪效果以及A級防火等級;氣凝膠涂料是一種安全環(huán)保的新型保溫材料;氣凝膠粉體顆粒具有極高孔洞率、極低的密度、高比表面積、超高孔體積率等特點,是良好的添加改性劑、凈化吸附功能填料、催化劑載體等。
根據(jù)中國產業(yè)信息網數(shù)據(jù),2018年我國氣凝膠規(guī)模約為18.6億元,預計2025年國內市場規(guī)模將達到321億元。全球氣凝膠市場規(guī)模約為10.4億美元,預計到2025年全球氣凝膠市場規(guī)模將達到91.2億元美元,約合人民幣638億元。
氣凝膠材料由于優(yōu)越的保溫隔熱等性能,使其具有較為廣泛的應用價值,將成為現(xiàn)有保溫隔熱材料領域重要的潛在替代品,屬于國家大力提倡發(fā)展的新材料之一。目前,氣凝膠主要以航空航天、石油開采、石油煉化、熱力等工業(yè)領域的保溫保冷需求為主,采用氣凝膠能夠大大降低在輸送過程中的熱量冷量損失,較傳統(tǒng)保溫保冷材料在多個方面具備明顯優(yōu)勢;同時,氣凝膠良好的隔熱、隔音、防火及憎水性能,已經逐步向汽車、建筑材料等市場滲透。
“十四五”期間,氣凝膠材料行業(yè)一方面要加大科研投入,攻克技術壁壘。
目前用溶膠-凝膠技術制備氣凝膠在理論和技術上已經有了一定的發(fā)展。今后氣凝膠的研究主要集中在以下幾個方向:一是由廉價的無機原料代替昂貴的金屬醇鹽;二是由常壓干燥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的超臨界干燥;三是開發(fā)新的品種,對氣凝膠結構進行優(yōu)化,制備性能更為優(yōu)異的多組分氣凝膠;四是研究結構和性質之間的關系,達到設計合成的目的;五是加強對氣凝膠性質的研究,開發(fā)氣凝膠新的應用領域。
另一方面,氣凝膠材料行業(yè)還要提升產品性能,拓展應用領域。
氣凝膠屬于典型的技術密集型產業(yè),由于技術壁壘高且生產設備投資巨大,目前國內氣凝膠行業(yè)仍處于產業(yè)化發(fā)展初期,產品工業(yè)化生產程度低,在市場應用方面大多尚處于工程示范階段,要促進其在各領域的廣泛應用,還需要進一步提升產品的技術成熟度和經濟可行性,完善相關的工藝流程和標準規(guī)范,發(fā)展低成本快速制備技術,提高產品性能。
氣凝膠產品作為高端絕熱材料,預計其在航天、軍工、高鐵動車、核電太陽能、石油化工、冶金建材、熱力管網等工業(yè)領域的節(jié)能降耗將進一步成為“十四五”期間氣凝膠行業(yè)應用的主戰(zhàn)場。
隨著國家對于節(jié)能減排、防火等方面的標準不斷趨于嚴格,氣凝膠行業(yè)有望進入爆發(fā)式的增長階段,將由工業(yè)絕熱材料逐漸進入體量更大的建筑節(jié)能材料產業(yè)。除了在工業(yè)和建筑領域存在巨大的市場空間,考慮到氣凝膠其他方面的突出性能,氣凝膠在其他諸如電子化工,生物醫(yī)療、日常消費領域等也存在著巨大的替代空間。整體而言氣凝膠的應用將覆蓋人們生活的方方面面,未來市場前景廣闊。