2018年中國氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析[圖]

    一、中國氣凝膠行業(yè)發(fā)展情況

    二氧化硅氣凝膠是一種分散介質(zhì)為氣體的多孔性固體材料，是目前工程應用的最輕的固體材料。由其制成的氣凝膠氈導熱系數(shù)為0.020W·（m·K）-1，且具有超疏水、A級阻燃、使用溫度范圍廣（-200~650℃）、壽命長、抗壓、無毒。 與傳統(tǒng)保溫隔熱材料相比，同等隔熱效果下，氣凝膠材料厚度只有傳統(tǒng)保溫隔熱材料的1/2-1/5，可以為服役場所節(jié)省更多空間。

    但是氣凝膠產(chǎn)業(yè)目前仍受限于其較高的生產(chǎn)成本及較小的生產(chǎn)規(guī)模，導致其應用規(guī)模和應用領域受限。目前的產(chǎn)品應用主要以航天軍工、管道保溫、新能源汽車為主，建筑領域應用較少。而在氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早更成熟的美國及部分歐洲地區(qū)，建筑用氣凝膠已經(jīng)非常普遍。隨著我國節(jié)能環(huán)保理念的深入，建筑領域?qū)⒊蔀闅饽z繼管道保溫后一大民用潛在市場。

    2018年我國氣凝膠行業(yè)規(guī)模約18.57億元，其中氣凝膠材料規(guī)模約5.42億元，氣凝膠制品市場規(guī)模約13.15億元。如下圖所示：

2014-2018年中國氣凝膠市場規(guī)模情況

資料來源：智研咨詢整理

    2018年我國氣凝膠產(chǎn)業(yè)細分結(jié)構占比中，氣凝膠制品占比超過70%，占決了絕對市場份額。

2014-2018年中國氣凝膠行業(yè)細分市場規(guī)模情況

資料來源：智研咨詢整理

    二、中國氣凝膠產(chǎn)業(yè)供需現(xiàn)狀

    氣凝膠是世界上已知的最輕的固體材料，因其具有極低的導熱系數(shù)，堅固耐用，耐高溫、防爆等特點，在航空航天、國防軍工、綠色建筑、新能源、環(huán)境治理、太陽能熱利用等領域有著廣闊的應用前景。美國、德國、法國、日本等工業(yè)先進的國家均投入巨資進行研發(fā)。

    據(jù)介紹，到目前為止，世界上也僅有少數(shù)國家擁有高端透明氣凝膠核心技術，并在航空航天、核技術、軍工等領域得到應用，而民用領域應用還在起步階段。就產(chǎn)業(yè)化而言，國內(nèi)外氣凝膠制造商已大量生產(chǎn)出低端氣凝膠產(chǎn)品，但高端氣凝膠產(chǎn)品目前僅美國、瑞典等少數(shù)國家能夠生產(chǎn)，且尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

    開發(fā)建成的氣凝膠玻璃生產(chǎn)線可以生產(chǎn)大尺度高透明性氣凝膠玻璃以及半透明性氣凝膠玻璃，為建筑透明圍護結(jié)構提供時尚、美觀、節(jié)能、經(jīng)濟、適用的新型材料，其生產(chǎn)線整體處于國際領先水平，縮小甚至拉平了我國與美國等少數(shù)幾個發(fā)達國家在這一領域的差距。

    氣凝膠是世界上密度最小、孔徑為納米量級的固體，種類繁多，主要有硅系、碳系、硫系、金屬氧化物系、金屬系等等。氣凝膠下游應用領域廣泛，目前我國氣凝膠行業(yè)主要產(chǎn)品有氣凝膠絕熱氈、絕熱板、絕熱粉體和絕熱采光板等.

    我國氣凝膠行業(yè)主要產(chǎn)品還較為初級，大多數(shù)企業(yè)能夠生產(chǎn)氣凝膠粉體顆粒，但是不能生產(chǎn)氣凝膠復合材料產(chǎn)品。因此，市場上的產(chǎn)品以顆粒為主。能生產(chǎn)復合材料產(chǎn)品的有納諾高科股份有限公司、廣東埃力生高新科技有限公司、浙江通瑞新材料技術有限公司等少數(shù)幾家公司。

中國部分氣凝膠企業(yè)產(chǎn)能一覽表

資料來源：公開資料整理

    2018年我國氣凝膠產(chǎn)量為3.75萬立方米，國內(nèi)氣凝膠制品產(chǎn)量從2014年的1.05萬噸增長至2018年的3.63萬噸。

2014-2018年我國氣凝膠行業(yè)產(chǎn)量情況

資料來源：智研咨詢整理

    氣凝膠作為被全世界科學界廣泛關注的新材料，吸引著世界各國科學家傾力研究?？茖W家們發(fā)現(xiàn)氣凝膠可使眾多行業(yè)、學科產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，在力學、聲學、熱學、光學、化學、物理學等方面均有獨特的優(yōu)良性質(zhì)，在保溫絕熱材料、隔音材料、紅外線吸收材料、催化劑材料、環(huán)境保護材料等領域都有廣泛用途。

    根據(jù)智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國氣凝膠市場全景調(diào)查及發(fā)展前景預測報告》數(shù)據(jù)顯示：2018年我國氣凝膠材料國內(nèi)市場需求總量為3.82萬立方米，氣凝膠制品消費量從2014年的3.10萬噸增長至2018年的6.85萬噸。

2014-2018年我國氣凝膠行業(yè)消費量情況

資料來源：智研咨詢整理

    我國氣凝膠行業(yè)下游主要集中在建筑材料、軍工航天領域，2018年我國建筑材料行業(yè)氣凝膠需求量占比高達43.7%，軍工航天領域占比37.5%。

2018年中國氣凝膠行業(yè)市場下游銷售結(jié)構

資料來源：智研咨詢整理

    三、中國氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展阻礙及發(fā)展趨勢

    近些年國內(nèi)氣凝膠行業(yè)發(fā)展速度非常可觀，但受到技術以及成本因素的限制，導致國內(nèi)氣凝膠產(chǎn)業(yè)在長期的發(fā)展過程中存在一定弊端，主要表現(xiàn)為：

    （1）制備工藝復雜

    目前國內(nèi)外均以正硅酸乙酯為硅源、以超臨界干燥工藝制備納米孔硅氣凝膠。由于過程復雜,耗時長,效率低,成本昂貴,而常壓干燥技術研究尚欠缺,制備出硅氣凝膠結(jié)構性能尚不能與超臨界干燥法相比,同時未改性的SiO2氣凝膠有親水性,這些問題限制了目前SiO2氣凝膠材料的工業(yè)化應用。

    （2）制備成本偏高

    氣凝膠材料在發(fā)展過程中遇到的最大問題集中在成本和無法大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化上。氣凝膠的制備、合成方法比較難，世界上通用的制備方式通常由溶膠凝膠過程和超臨界干燥處理構成。但這種干燥設備價格非常昂貴，如果是進口的話，1立方米超臨界干燥設備，全套設備需要3000萬元~4000萬元，且產(chǎn)量不高，每年只能生產(chǎn)100立方米氣凝膠。因此，要想促進氣凝膠的發(fā)展，急需研發(fā)一種新的制備方法，來降低前期資金的投入。

    （3）生產(chǎn)周期長

    氣凝膠的制備過程分為溶膠-凝膠過程和濕凝膠的干燥過程。硅源前驅(qū)體通過水解形成含硅溶膠，調(diào)節(jié)pH使溶膠膠粒發(fā)生縮聚形成凝膠，凝膠骨架間充滿了液態(tài)溶劑，通過超臨界干燥法將骨架間隙的溶劑抽出，同時保持納米多孔網(wǎng)絡骨架不變，形成密度低、氣孔率高的氣凝膠材料。

    運用超臨界干燥法制備氣凝膠的條件很苛刻，制備周期耗時長，對設備要求高，能耗大，操作危險性高，制備工藝復雜，使得氣凝膠的生產(chǎn)成本非常高，這些嚴重制約了氣凝膠的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

    （4）規(guī)?；a(chǎn)面臨壁壘

    氣凝膠的配方是核心問題，但最大的瓶頸是干燥工藝安全和成本昂貴的問題。

    氣凝膠是納米量級非均勻孔隙結(jié)構，一般需通過超臨界流體干燥來克服巨大的毛細管壓力，但這種方法采用的是高溫高壓的有機溶劑，存在易燃、易爆、破壞環(huán)境等缺點。所以說，氣凝膠的規(guī)?；a(chǎn)面臨壁壘。

    面對上述問題，我國氣凝膠行業(yè)在未來的發(fā)展過程應該具有針對性的改善措施以及發(fā)展方向。

    （1）產(chǎn)業(yè)化趨勢有望加速規(guī)模擴張

    當前，影響氣凝膠商業(yè)化應用的主要問題是其制備工藝復雜，制備成本偏高。由于原材料昂貴、制備工藝復雜、生產(chǎn)周期長、規(guī)?；a(chǎn)難度大等原因，導致氣凝膠產(chǎn)品產(chǎn)量低、成本高，市場難以接受、產(chǎn)業(yè)化困難。氣凝膠高昂的成本和制作工藝是制約氣凝膠大規(guī)模應用的國際技術瓶頸。如果能把氣凝膠的生產(chǎn)成本降下來，應用到民用領域，就能實現(xiàn)巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。目前，氣凝膠雖然還未能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，只是具有相當大的市場應用前景。

    （2）新領域的需求趨勢

    傳統(tǒng)氣凝膠的制備需要昂貴的原材料以及高投資的超臨界干燥設備，因此生產(chǎn)成本極高，此乃阻礙氣凝膠邁向商業(yè)生產(chǎn)的重要原因。最新發(fā)展的氣凝膠制造方式，已改用低成本原材料而且無需超臨界干燥的步驟，生產(chǎn)成本大幅下降，因此將促使更多的氣凝膠商業(yè)使用。

    由于氣凝膠的使用，已由隔熱材逐漸擴大至觸媒、吸附劑、電極、電子等方面，使用的范圍愈來愈廣泛，需求量也隨之增加，商業(yè)生產(chǎn)的時機已成熟，氣凝膠在21世紀里將可媲美塑料在20世紀的地位。

    未來我國在軍工、建材、醫(yī)藥等眾多領域中，對于氣凝膠的應用將進一步普及和發(fā)展，隨著國內(nèi)氣凝膠材料性能的發(fā)展，氣凝膠材料更多的應用方式將被開發(fā)出來，行業(yè)具有良好的發(fā)展機遇。

    （3）技術突破亟待解決

    未來幾年里，氣凝膠材料的發(fā)展趨勢仍然是降低材料比重，提升材料隔熱性能方面。作為新興材料，氣凝膠產(chǎn)品短時間內(nèi)難以出現(xiàn)替代技術，但國內(nèi)氣凝膠企業(yè)仍需要突破國外企業(yè)的技術封鎖，將產(chǎn)品性能提升到更高的層次，才能進入國際市場，參與國外競爭。