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气凝胶是湿凝胶在脱除液相介质的同时保持体积尽可能不收缩而得到的超多孔结构。气凝胶材料是一种纳米多孔的非晶固态材料,空气代替了凝胶中的液体而凝胶自身网络结构没有改变。气凝胶的分类主要有四种:无机气凝胶、有机气凝胶、混合气凝胶、复合气凝胶。气凝胶因成分不同,主要有二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶等。当前,二氧化硅气凝胶的绝热性能最为引人注目,技术也最为成熟,国内外气凝胶的产业化发展大多围绕二氧化硅气凝胶绝热应用展开,下文如未特别说明,所称气凝胶均为二氧化硅气凝胶。气凝胶因纳米多孔网络结构,孔隙率高达80-99.8%,室温导热系数可低达0.013w/(m•k),是迄今为止绝热性能最好的材料,在航空航天、石油化工、电力冶金、船舶车辆、精密仪器、冰箱冷库、服装帐篷、建筑节能等领域的有广阔的应用前景,是传统隔热材料革命性替代产品。
气凝胶是一种具有纳米多孔结构的新型材料,1931年由美国Kistler.S.发明,因轻若薄雾蓝色泛蓝,又被称为“蓝烟”、“冻结的烟”,创下15项吉尼斯纪录,在热学、光学、电学、力学、声学等领域显示许多奇特的性能,被称成为改变世界的神奇材料,列入20世纪90年代以来10大热门科学技术之一,是具有巨大应用价值的军民两用技术。气凝胶材料经过80多年的发展,已经逐渐从实验室的研发阶段步入工业化应用阶段,虽然价格昂贵,应用不广,但在民用、航天、军事等高技术领域的应用目前是无法取代的。随着现代制备技术的不断发展,成本进一步降低,其应用领域将越来越广。气凝胶的轻量化、复合化和柔性化将是二十一世纪气凝胶超级隔热材料的主要发展方向。随着国家发改委将气凝胶材料列入国家重点节能低碳技术推广目录,山东、江苏、湖南、陕西、河南等省也将气凝胶材料的发展列入本省重点支持领域和发展重点。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国气凝胶行业发展前景及投资战略预测咨询报告》统计数据显示:气凝胶,作为世界最轻的固体,已入选吉尼斯世界纪录。这种新材料密度仅为3.55千克每立方米,仅为空气密度的2.75倍;干燥的松木密度(500千克每立方米)是它的140倍。我国气凝胶行业规模快速增长,从2014年的3.64亿元增长到2017年的13.1亿元:2018年,天津、北京、山西也将气凝胶作为地区重点发展的新材料产业。据统计,截至到2018年,中国气凝胶行业市场规模达到18.6亿元,同比增长42%。2017年我国气凝胶材料国内市场需求总量为2.62万立方米,气凝胶制品消费量从2014年的3.10万吨增长至2017年的5.42万吨。从细分市场来看,据统计,截至到2018年,中国气凝胶材料市场规模为5.4亿元,同比增长45.9%,气凝胶制品市场规模为13.2亿元,同比增长40.4%。随着气凝胶制造成本的显著降低和产能迅速扩张,预计到2020年气凝胶行业企业将迅速曾多,产能将迅速扩大,气凝胶行业整体上进入爆发式的增长阶段,预计年复合增长率高达55%以上,并在未来10年将迅速替代传统绝热材料,特别是在工业和设备领域,替换得速速会更快,未来5-10年,可能达到每年19-170亿美元的规模。
目前制约气凝胶市场拓展的最大障碍是高昂的价格,一旦气凝胶材料的生产成本得以显著下降,市场规模就会急剧扩大,产品销量也会迅速扩大,并将革命性地替代传统绝热材料。实际上随着气凝胶材料市场价格不断下降,目前在工业绝热领域,采用气凝胶材料的工程总造价已经接近采用传统保温材料,但却具有节能、节省空间、防腐、长寿命等显著优点。圣诺节能依据多年产业数据和经验判断,气凝胶快速发展的拐点其实已经悄然到来,一些技术领先的气凝胶企业将获得爆发式的发展。