在20世紀(jì)30年代被發(fā)明至今，氣凝膠已經(jīng)創(chuàng)下了15項(xiàng)目“吉尼斯世界記錄、”憑借極輕、隔熱、最低介電常數(shù)等硬實(shí)力被譽(yù)為“改變世界的十大神奇材料”之一。氣凝膠是由膠體粒子或高聚物分子相互聚結(jié)構(gòu)成納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 并在孔隙中充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的一種高分散固態(tài)材料。氣凝膠是世界上最輕的固體，也稱為“固體煙”。在三十年代初斯坦福大學(xué)Samuel S.Kistler就已經(jīng)通過水解水玻璃的方法制得了SiO2氣凝膠。
根據(jù)氣凝膠的骨架組成物質(zhì)將其分為三類：無機(jī)氣凝膠，主要類型有硅氣凝膠和金屬氧化物氣凝膠；有機(jī)氣凝膠，該類型使用的前軀體多為間苯二酚-甲醛；碳?xì)饽z，在惰性氣氛和高溫的條件下，碳化有機(jī)氣凝膠只保留碳骨架結(jié)構(gòu)。氣凝膠復(fù)合材料簡(jiǎn)單易懂來說是氣凝膠+復(fù)合結(jié)構(gòu)材料通過工藝變成氣凝膠復(fù)合材料。
1.2 氣凝膠的特點(diǎn)
（1） 驚人的表面積（2）高的比強(qiáng)度（3）具有極低的導(dǎo)熱系數(shù)（4）孔隙率高
二氧化硅氣凝膠是迄今為止保溫性能最好的材料。熱的傳遞有三種方式：熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)、熱輻射。最好的保溫絕熱材料需要是木桶型的。盡管空氣的熱導(dǎo)率很低，但是我們能在一定距離內(nèi)感受到空調(diào)、火爐的溫度，是因?yàn)榭諝鉄醾鲗?dǎo)和熱輻射的存在。而氣凝膠憑借極低的體積密度及納米網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的彎曲路徑阻止了氣態(tài)和固態(tài)熱傳導(dǎo)的同時(shí)，由于其孔徑尺寸低于常壓下空氣分子平均自由程，氣凝膠空隙中的空氣分子近似靜止，從而空氣的對(duì)流傳熱得到限制，趨于“無窮多”的空隙壁使熱輻射降至最低。氣凝膠完美對(duì)抗了三種熱的傳遞方式，導(dǎo)熱系數(shù)甚至達(dá)到 0.013W/m.K 以下，比常溫下靜態(tài)空氣 0.025 W/m.K 還低，因此是迄今為止最完美的隔熱材料。
1.1 “無窮長路徑”效應(yīng)
幾乎無窮多的納米孔讓熱流在固體中傳遞時(shí)只能沿著氣孔壁傳遞，近于無窮多的氣孔壁構(gòu)成了近于“無窮長路徑”效應(yīng)，使得固體熱傳導(dǎo)的能力下降到接近最低極限。
1.2 “零對(duì)流”效應(yīng)
當(dāng)氣凝膠材料中的氣孔直徑小于 70nm 時(shí)，氣孔內(nèi)的空氣分子就失去了自由流動(dòng)的能力，相對(duì)地附著在氣孔壁上，這時(shí)材料處于近似真空狀態(tài)。
1.3 “無窮多遮熱板”效應(yīng)
材料內(nèi)部氣孔壁數(shù)日趨于“無窮多”，對(duì)于每一個(gè)氣孔壁來說都具有遮熱板的作用，從而使輻射傳熱下降到近乎最低極限。另外在 400℃以上使用時(shí)，需要加入遮光劑來增強(qiáng)氣凝膠對(duì)高溫紅外線輻射的抵抗。
氣凝膠性質(zhì)優(yōu)異，應(yīng)用已經(jīng)遍布于石化、軍工、航天、電池、環(huán)保、建筑、交通等各個(gè)領(lǐng)域。氣凝膠對(duì)這些領(lǐng)域中的原始材料有明顯優(yōu)勢(shì)，因此替代空間巨大。
1.1石化領(lǐng)域
在石化領(lǐng)域，氣凝膠憑借極佳的隔熱保溫性能可以作為外保溫材料，如蒸餾塔、反應(yīng)管道、儲(chǔ)罐、泵、閥門、天然氣和 LNG 液化氣管道、深海管道等等。在高溫蒸汽、導(dǎo)熱油或流體介質(zhì)管線外包裹氣凝膠，一方面減少了管道暴露損失熱量，另一方面這些區(qū)域往往受到重量、空間的限制，需要保溫材料輕量又輕薄，氣凝膠是唯一完美契合的材料。同時(shí)，在海上漏油事故處理中，氣凝膠質(zhì)量輕、吸附能力極強(qiáng)，也得到認(rèn)可。
1.2 環(huán)保領(lǐng)域
在環(huán)保領(lǐng)域，纖維素氣凝膠可作為吸附劑從水中吸附油和其他有毒有機(jī)物，被廣泛地應(yīng)用于吸附脫除染料廢水。此外，生物質(zhì)碳?xì)饽z可以去除水中的多種重金屬離子。
1.3 建筑領(lǐng)域
在建筑領(lǐng)域，房屋門窗、墻壁的隔熱保溫正越來越被重視?，F(xiàn)有的保溫材料或隔熱能力不夠理想，或達(dá)到理想效果厚度太厚、太重，也有一些隔熱能力較好的材料但阻燃能力不佳，容易引發(fā)房屋火災(zāi)。而氣凝膠既可以作為現(xiàn)有保溫材料的升級(jí)替代，同時(shí)兼顧防火、隔聲等功能，有望顛覆建筑保溫材料現(xiàn)有格局。
1.4軍工領(lǐng)域
在軍工領(lǐng)域，氣凝膠的性能得到了充分驗(yàn)證。在軍車上覆蓋 6 毫米的防彈型氣凝膠就能夠承受炸藥帶來的破壞力。東風(fēng)-17 以氣凝膠隔熱材料作為外衣，使得東風(fēng)-17 在極快加速度的同時(shí)不被空氣摩擦所產(chǎn)生的高溫給破壞，而且氣凝膠材料良好的透波性能不會(huì)阻擋東風(fēng)-17 內(nèi)部的制導(dǎo)裝置。另外，氣凝膠可以作為飛機(jī)、艦船/艇、坦克、導(dǎo)彈等的外層材料,起到防輻射、吸收紅外線和漫反射波實(shí)現(xiàn)隱形功能，屏蔽自身電子信號(hào)實(shí)現(xiàn)反偵察的功能。在水下探測(cè)中氣凝膠的低聲速和高孔隙超輕質(zhì)特性使之成為比較理想的超聲探測(cè)器的聲阻耦合材料和最佳水聲反聲材料。當(dāng)然，氣凝膠也用于軍用保溫帳篷等領(lǐng)域。
1.5航空航天領(lǐng)域
在航天領(lǐng)域，對(duì)材料的絕熱、輕量、抗壓能力要求最為嚴(yán)苛。俄羅斯“和平”號(hào)空間站、美國“火星探路者”探測(cè)器和“火星漫步者”探測(cè)車、我國“長征五號(hào)”運(yùn)載火箭和“祝融號(hào)”火星車都曾使用氣凝膠材料進(jìn)行絕熱保溫材料，“星辰號(hào)”飛船用來收集彗星塵也使用了氣凝膠做的采集“手套”。
在電池領(lǐng)域，目前鋰離子動(dòng)力電池組熱失控事故時(shí)有發(fā)生，阻止熱失控電芯向電池其他系統(tǒng)傳熱是主要解決思路。氣凝膠氈具有防火、隔熱、阻燃的特性，而且質(zhì)感柔軟、易于加工，是非常理想的預(yù)防材料；另外在熱電池應(yīng)用領(lǐng)域，氣凝膠作為熱電池保溫筒的隔熱材料能夠解決多領(lǐng)域?qū)犭姵氐母咝阅堋㈤L壽命的要求。目前新開發(fā)的氣凝膠玻纖氈能夠?qū)㈦姵匕邷啬褪苣芰μ岣咧?800℃以上，大大提高電池的耐熱性。
四、行業(yè)分析
1.1 氣凝膠供需兩旺，處于高速成長期
1.2 政策支持，下游空間廣闊
1.3國內(nèi)企業(yè)積極擴(kuò)產(chǎn)，一體化布局更具優(yōu)勢(shì)
