氣凝膠具有高比表面積、高空隙率等特殊的微觀結構特點,化學性能穩定、導熱系數低、耐高溫、使用溫度范圍廣、壽命長。近年來,中國、美國、歐洲等國家和地區的研究人員通過改進氣凝膠制備工藝,開發出生物質基氣凝膠等多種新型氣凝膠。
氣凝膠是一種超材料,它非常輕,即使把一塊氣凝膠放在花蕊上也不會將其壓彎。目前,各種各樣的氣凝膠被開發出來,它們或柔軟或堅硬,或導電或絕緣,應用領域廣泛。蒸汽管網對防腐、保溫要求極高,河南省新鄉蒸汽管網項目管道就選用了高溫離心玻璃棉及納米氣凝膠復合保溫材料。項目技術負責人汪惺說,納米氣凝膠隔熱效果是傳統隔熱材料的2~5倍,可極大提高施工質量和施工效率,降低施工成本。
氣凝膠是指通過溶膠凝膠法,用一定的干燥方式使氣體取代凝膠中的液相而形成的一種納米級多孔固態材料,如明膠、阿拉伯膠、硅膠等。氣凝膠是世界上已知導熱系數最低、密度最低的人造固體材料,有“固態煙霧”“藍煙”之稱。具有超長的使用壽命、超強的隔熱性能、超高的耐火性能、良好的防火性等優勢。
由于其超強隔熱等性能,早期主要應用在航天、軍工和國防領域,隨后逐步擴展至石化、工業、建筑、交通、日用等領域;在電極載體材料、催化材料、傳感材料、納米滅菌材料、藥物釋放等諸多新興領域均有廣泛研究。
根據中研普華產業研究院發布的《2023-2028年中國氣凝膠行業市場深度調研及投資前景預測研究報告》顯示:
根據中國化工新材料產業發展報告數據,2021年全球氣凝膠市場規模約8.7億美元,預計2030年可達到37.43億美元,未來10年年均復合增長率約17.6%。
在新能源汽車方面,氣凝膠能夠有效解決低溫環境下磷酸鐵鋰電池的保溫問題以及高溫環境下三元電池熱失控擴散問題,是鋰電隔熱的首選材料。
具體來看,氣凝膠的生產成本主要集中在原材料硅源、設備折舊以及能耗方面。其中設備折舊以及能耗成本約占產業鏈總成本的6成。有效降低成本一方面依賴于制備工藝的突破,一方面通過低成本原材料的大規模產業化實現。
氣凝膠行業一片藍海吸引了越來越多的企業進入競爭隊列中,形成了以納諾科技為代表等一批氣凝膠產業龍頭企業,產品質量達到國際先進水平。氣凝膠屬于資金、技術密集型行業,因此新入局企業多為具備一定資金實力的企業,目前已有多家上市公司布局氣凝膠領域。隨著市場需求的大幅增長,各企業不斷加速氣凝膠產能擴張速度。
新能源車的高速發展尤為引人注目,其車載電池在持續輸出電能的過程中,易產生高溫發熱現象,甚至存在自燃風險。氣凝膠作為一種優異的隔熱材料,能夠有效降低電池組的溫度,提高電池的安全性和使用壽命,因此在新能源車領域具有廣闊的應用前景。
節能減排為國家及社會關注的重點,自2020年“3060”雙碳目標提出之后,各行業都在加速向綠色、低碳方向發展。而氣凝膠相對于傳統材料,節能效果顯著,,對實現“雙碳”目標具有重要戰略意義。近年來,國家及各地政府不斷加大對氣凝膠的支持力度,出臺了《2030年前碳達峰行動方案》、《關于推進中央企業高質量發展做好碳達峰碳中和工作的指導意見》等多項政策大力支持氣凝膠行業研發應用,為行業的發展提供了良好的環境,同時在政策的支持下,我國氣凝膠行業發展也取得了一定的成果。
在“雙碳”目標大背景下,汽車產業加速電動化轉型,我國新能源汽車發展迅速。2021年中國新能源汽車產銷量實現增幅159.5%、157.5%至266.1萬輛、260.0萬輛,2022年上半年中國新能源汽車產銷量保持高速增長態勢,分別為266.1萬輛、260.0萬輛,同比增長118.2%、115.0%。截止2022年上半年,中國新能源汽車保有量已突破千萬輛,隨著新能源汽車銷量及保有量的快速增長,動力電池的安全性成為關注重點。隨著動力電池密度不斷提高,在安全性方面也面臨更大挑戰。
我國氣凝膠材料市場當前呈現出穩步增長的態勢,年產銷量已接近4萬立方米,年營業額穩定在4億至5億元之間。眾多企業紛紛涌入氣凝膠領域,不僅豐富了市場參與主體,還極大地拓寬了產品的應用領域,使得市場規模持續擴大,展現出蓬勃的生命力。
全面綠色低碳發展為氣凝膠產業發展帶來了前所未有的機遇。相較于傳統保溫材料,氣凝膠隔熱性優異、用量少、使用壽命長,使用壽命可達20年,為傳統保溫材料的4倍左右,氣凝膠節能優勢明顯,符合環保節能發展大趨勢。目前,中國氣凝膠行業規模仍較小,在許多領域并未實現大規劃應用。未來隨著各行各業有序推進碳達峰碳中和,更為環保的氣凝膠將加速替代傳統材料,且隨著氣凝膠價格的進一步下行,行業將保持高速發展態勢。
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