氣凝膠是一種通過特殊干燥技術制備的納米多孔固體材料,它通過用氣體替代濕凝膠中的液體部分來形成。這種材料以其卓越的隔熱性能而著稱,熱導率極低,僅為0.012W/(m·K),意味著一英寸厚的氣凝膠的隔熱效果可與20至30層普通玻璃相媲美。氣凝膠的孔隙率接近完美,達到了99.9%,這使其成為高效的吸附劑,并且有潛力作為催化劑的載體。此外,氣凝膠還具備出色的防火、絕緣和隔音特性,且對環境友好。這些特性使其在多個領域,如熱管理、聲音控制、光學應用、電學和機械性能方面都有應用。
與傳統的保溫材料相比,氣凝膠的隔熱能力顯著,被譽為保溫隔熱領域的全能選手。它的隔熱溫度范圍廣泛,導熱系數極低,絕熱效果出色,加之其輕質、不燃和防水的特性,共同構成了氣凝膠作為高效保溫材料的堅實基礎。
氣凝膠之所以展現出卓越的保溫效果,主要是因為其別具一格的納米多孔構造。這種構造導致氣凝膠內部的微孔尺寸小于常規氣壓下空氣分子的平均自由行進距離,從而使得微孔內的空氣分子運動受到限制,大幅減少了對熱能的傳遞。同時,氣凝膠的微小體積密度及其復雜的微孔通道設計,對于熱能的傳遞構成了阻礙,無論是通過氣體還是固體的熱傳導都受到了明顯的限制。此外,氣凝膠中無數的微孔壁極大地降低了熱輻射的影響。這些特性的集合效應幾乎截斷了熱能傳遞的所有路徑,賦予了氣凝膠卓越的保溫性能。因此,氣凝膠在油氣開采、工業保溫、建筑節能、交通工具等多個領域中都發揮著重要作用。
氣凝膠材料的類型多種多樣,根據其組成成分的不同,可以分為單一成分氣凝膠和復合成分氣凝膠兩大類。其中,單一成分氣凝膠包括氧化物、碳化物、有機物、氮化物、碳以及生物質氣凝膠等,它們在隔熱、吸附、催化、能量轉換和存儲以及生物醫學等領域都有所應用。目前,二氧化硅(SiO2)氣凝膠的研發、生產和應用最為成熟。
根據新思界產業研究中心發布的
《2024-2029年中國氣凝膠行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,氣凝膠行業目前正處于由中國企業主導的第四次產業化浪潮中。在下游市場的強烈需求推動下,國內企業正在加快擴大生產能力,以推動氣凝膠成本的進一步降低和產業規模的擴大。截至2023年,中國的氣凝膠材料年產能已達到28萬立方米,而計劃中的產能更是激增至124萬立方米,顯示出產業未來的強勁增長勢頭。
新思界
行業分析人士表示,在國家政策的重點支持下,中國的氣凝膠市場已經走在了國際前沿。預計到2024年,中國的氣凝膠市場規模將達到118.4億元人民幣。具體來看,油氣管道是氣凝膠最主要的應用領域;新能源汽車領域是氣凝膠增長最快的市場,目前,國內主要的電池制造商大多已經采用了氣凝膠隔熱材料;隨著汽車制造商追求更高的能量密度,氣凝膠的市場占有率有望快速提升;建筑保溫材料市場規模超過1700億元人民幣,而氣凝膠的市場占有率不足1%,預示著其未來的應用潛力巨大。