世界上最轻固体的那些事儿：气凝胶行业的现状与展望

　　摘要：气凝胶的诞生源于一次美国化学家Samuel Kistler与Charles Learned的赌局：看谁能够将凝胶内的液体换成气体同时不改变固体结构?1931年，《自然》杂志(第127卷，第741页)发布论文《共聚扩散气凝胶与果冻》，Kistler正式提出了超临界干燥技术。之后，气凝胶因为其90%以上是空气，以世界上密度最低的固体，入选《吉尼斯世界纪录》。本文针对这种独特的材料，对其行业现状和发展前景进行了解析。

　　也曾生不逢时，气凝胶的绝热性能无与伦比

　　任何材料的商业化之路都充满着艰辛和考验，气凝胶也不例外。在Kistler将气凝胶的专利授权给美国孟山都公司后。它主要是用作化妆品和牙膏中的添加剂或触变剂，也用作油漆的增稠剂。因为其散光性可以使墨水和涂料产生一种雾面的效果，后来还被用于墨水和涂料行业。那时候，其绝热性能一直被市场边缘化，下游应用需求并不旺盛，再加上它高昂的生产成本和极具危险性的生产工艺，上世纪70年代，孟山都公司宣布气凝胶停产。

　　后来，随着法国、德国科学家及美国国家宇航局对气凝胶生产工艺迭代式改进，气凝胶成为优异的火星探测器和宇航服的绝热材料，它与常见保温材料的绝热性能对比见表1，为了更直观的呈现，相同效果下，四种保温材料厚度对比见图1。

表1 保温材料性能对比

(来源：《硅酸盐通报》)

图1 相同效果下，四种保温材料厚度对比　　

(来源：中国粉体网)

　　由此可见，气凝胶的绝热性能无与伦比，虽然它已经从实验室阶段步入商业化应用阶段，但是其大范围应用并没有推广开来。2017全国气凝胶材料创新应用研讨会上，工信部原材料司建材处相关人员表示，当前制约气凝胶大规模应用的因素是价格和生产工艺。

　　国内市场一半依赖进口，行业产销缺口大

　　2016年，我国气凝胶国产售价在40万-70万/吨，进口气凝胶达到15万美元/吨。产量为1.83万吨，消费量为4.01万吨，进口约为2.18万吨，但是很少出口。国内市场一半以上的气凝胶来自进口，产销缺口较大。在过去的5年间，气凝胶产量年复合增长率为31.07%，消费量的增速为产量增速一半左右，我国气凝胶市场处于高速增长期，如图2所示。

图2 我国气凝胶行业产销情况　　

(来源：银川滨投集团)

　　国内气凝胶生产企业起步较晚，数量较少，大多数企业能够生产气凝胶粉体颗粒，但能够生产气凝胶复合材料产品的仅有纳诺科技、广东埃力生等少数几家企业，其产能如下表。

表2 中国主要气凝胶生产企业产能

(来源：公开资料整理)

　　投资热度不减，高端材料民用化指日可待

　　2018年9月1日，我国第一个气凝胶材料的国家标准《纳米孔气凝胶复合绝热制品》正式实施，标志着国家领导下的气凝胶产业化已经步入正轨。原来由于生产成本居高不下，气凝胶被大量应用的领域为：航空航天、石油化工、军工这些对价格不敏感的行业。但是随着资本的追逐，气凝胶投产项目已经在中国遍地开花，如表3所示。

表3 气凝胶行业企业投资一览

(来源：公开资料整理)

　　结语

　　从全球的角度看，经过80多年的发展，气凝胶材料的生产工艺并不成熟，行业仍然处于成长期。截止目前，气凝胶已经创下了15项吉尼斯世界纪录，其热、力、声、光、电等方面的优异性能有待进一步产品化提升。

　　国内市场一半以上的气凝胶产品依赖进口，美国航空航天局下属的阿斯彭气凝胶公司(Aspen Aerogels)制造工艺领先，市场占有率高，去年由于国际贸易，它与国内企业纳诺科技和广东埃力生发生了知识产权纠纷。最近几年气凝胶的相关标准已经出台，资本市场热捧，产业化进程加速，未来高端材料民用化指日可待。