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气凝胶结构独特、性能优越，被誉为改变世界的神奇材料。气凝胶是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物，外表呈固体状，内部含有众多孔隙，充斥着空气。该材料于年问世，是材料界炙手可热的材料之一。它的结构是一种多孔网格状，孔径极小，已是纳米级别的结构，孔隙率高，在孔隙之中充满气态分散介质，这样使得结构均匀分布，可提升气凝胶的性能。其独特结构带来了优良性能，包括密度极小、隔热系数极低、声音传播速度极低、耐火性能极高、隔热性能极强等，创下了15个世界之最。气凝胶广泛于应用航空航天、军工国防、工业、交通、建筑等领域。据智研资讯，目前商业化最为成熟的是SiO2气凝胶，年全球气凝胶市占率近70%。

表1：气凝胶结构及性能创下了15个世界之最

应用领域不断拓宽，第四次产业化正在进行时

气凝胶诞生于年，Kistler首次通过乙醇超临界干燥技术，制备出世界上第一块气凝胶——SiO2气凝胶。至今经历了四次产业化。

第一次产业化时间过早，当时应用缺乏且成本较高，最终宣告失败。

第二次产业化下气凝胶制备技术变多，出现了目前使用最多的CO2超临界干燥技术和常压干燥技术。

第三次产业化以AspenAerogel和Cabot气凝胶公司的诞生为标志，重要节点是NASA对气凝胶材料的需求，开启了商业化的可能性，应用领域包括航天军工、石油石化等。

我国在年开始相关科研投入增多，年出现相关企业，并在年至今产业化规模不断扩大，国家标准、政策扶持和企业数量增多，应用领域进一步开拓表明第四次产业化正在进行时。

表2：气凝胶产业化历程

干燥工艺是气凝胶独特结构的关键，超临界法更为主流

气凝胶是一种新型低密度多孔纳米材料，具有独特的纳米级多孔及三维网络结构，同时具有超低密度，极高的孔隙率和比表面积大，具有低介电常数和低热导率等特点。尽管气凝胶被归类为固体，但其中99%的物质都是气体。由于内部具有大量的孔隙结构，该类材料的体积密度很小，是目前已知报道的最轻固体材料之一。由于气凝胶的孔径尺寸小、孔道曲折度高，使其具有导热系数低、传播声速小等特性，是极具发展潜力的高效保温绝热材料、阻燃材料、吸附材料、能量吸收材料。

图1：气凝胶的独特结构及内部纳米骨架结构图

干燥工艺是气凝胶制备的关键，超临界法为主流。气凝胶的制备包括溶胶-凝胶、老化、改性和干燥，其中干燥是SiO2气凝胶由湿凝胶向干凝胶转变的关键步骤。气凝胶性能主要由其纳米孔洞结构决定，获得所需纳米孔洞和相应凝胶骨架后，由于凝胶骨架内部的溶剂存在表面张力，在普通的干燥条件下会造成骨架的坍缩（凝胶内部孔结构的不均匀性使得与孔结构有关的毛细管力产生力量差,巨大的力差将使得凝胶发生变形或碎裂）。

图2：气凝胶反应原理

表3：气凝胶制备工序

超临界干燥已成主流。气凝胶制备技术核心在于避免干燥过程中由于毛细管力导致纳米孔洞结构塌陷。目前产业界使用的干燥包括超临界干燥和常压干燥，其中超临界干燥法是最早量产的技术，也最为传统和主流。尽管超临界干燥操作过程复杂、使用设备费用高，但是此方法仍然是获得高品质、高性能SiO2气凝胶的最佳选择。

表4：超临界与常压干燥对比

气凝胶产业参与者众多，规划产能近百万方

气凝胶产业链包括上游的硅源企业、中游的气凝胶材料、制品和封装企业，下游则包括石油石化、新能源、航空航天、建筑节能、纺织服装等领域的企业。目前产业上游以有机硅源为主，产业下游中石油石化领域的需求最大，新能源的增速最快。

图3：国内气凝胶产业链

气凝胶进入者众多，产能规划接近百万方

气凝胶材料已有产能21.7万方，在建拟建产能97.5万方，未来全部达产后产能规模可达.2万方。目前技术路线仍以超临界干燥为主，常压干燥则仅有纳诺科技、中凝控股等少量厂商使用。现有厂商可分为早期玩家和新进入者。早期玩家包括纳诺科技、广东埃力生等，新进入者包括化学工业工程企业中国化学、有机硅企业晨光新材和宏柏新材等。

表5：气凝胶材料和制品产能情况

下游动力电池、管道保温和建筑材料领域为主要需求

下游需求旺盛，油气、交通和建筑领域最受

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