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气凝胶行业:“隔热王者”气凝胶 双碳目标开启成长赛道

1931年气凝胶正式问世,是目前已知导热系数最低、密度最低的固体材料,因轻若薄雾颜色泛蓝,又被称为“蓝烟”;具有超长的使用寿命、超强的隔热性能、超高的耐火性能等,被誉为“改变世界的神奇材料”。


常规气凝胶比表面积~700m2/g,孔隙率95%-99.8%,均匀分布的纳米级孔隙结构几乎隔绝热传导和热对流,赋予其远胜其他传统材料的隔热性能,导热率最低可达0.012-0.016 W/(m·K),只相当于空气的1/2。


气凝胶有很多类型,大多密度不会超过3mg/cm3;如,全碳气凝胶密度更是低至0.16mg/cm3,仅为常温常压下空气密度1/6。


气凝胶是由纳米孔洞与纳米骨架组成的三维连续多孔材料,独特的结构赋予其超强隔热性能。


相比其他保温材料,气凝胶导热系数最低、质量最轻,耐热温度更高。


实现相同保温效果,气凝胶厚度不足其余材料1/3;厚度更薄,散热面积更小,管线温降更低,热效率更高,同时最大限度节约空间;若地下管道保温,则大幅减少开挖量。


气凝胶除质轻、隔热性能优异外,还拥有众多其他优势:良好的防火性、疏水性、隔音性、吸附性、绿色环保性等。


防火疏水:可达到国家建筑材料A1级不燃标准,憎水率N98%;


持有耐候:气凝胶保温材料整体疏水,不易吸水解体,使用寿命可达10年以上,相比传统保温材料寿命提高3-5倍;


隔音抗震:气凝胶的三维多孔网络结构可起到吸声降噪、缓冲抗震的作用;


健康环保:产品已通过RoHS、REACH、ELV检测,不含对人体有害的物质;非常理想的吸附材料。


由于气凝胶超强隔热等性能,早期主要应用在航天、军工和国防领域,随后逐步扩展至石化、工业、建筑、交通、日用等领域;在电极载体材料、催化材料、传感材料、纳米灭菌材料、药物释放等诸多新兴领域均有广泛研究。


目前,气凝胶下游集中在工业管道保温,如油气项目、工业隔热,以及建筑建造隔热等。随着应用领域的不断拓宽,新能源汽车、日用户外等领域市场也将逐渐打开。


气凝胶已经从最初的SiO2气凝胶发展成为庞大的气凝胶家族。


根据气凝胶的外观,可分为块体、粉末和薄膜;根据气凝胶的制备方法,可分为气凝胶、干凝胶、冻凝胶;根据不同微观结构,可分为微孔(<2nm)、中孔(2~50nm)和混合多孔气凝胶;根据基体,可分为无机、有机、混合和复合气凝胶;最常用的气凝胶分类方法是通过组分来区分,可分为单组分和多组分气凝胶。


单组分气凝胶包括氧化物气凝胶、碳化物气凝胶、氮化物气凝胶、石墨烯气凝胶、量子点气凝胶、金属气凝胶、聚合物基有机气凝胶、生物质基有机及碳气凝胶、硫化物气凝胶等。


多组分气凝胶(复合气凝胶)是指由两种及以上单组分气凝胶构成或者由纤维、晶须、纳米管等增强体与气凝胶基体相结合的气凝胶复合材料。如,有机纤维-SiO2复合气凝胶等。


组成、结构不同的气凝胶,展现出独特的性质,适用于特定的应用场景。


风险提示


原料价格大幅上涨的风险,下游需求不及预期的风险,项目达产不及预期的风险等。


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转自中国银河证券股份有限公司 研究员:任文坡

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2023-2029年中国二氧化硅气凝胶行业市场现状分析及发展前景展望报告
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