氣凝膠是一種通過(guò)特殊干燥技術(shù)制備的納米多孔固體材料,它通過(guò)用氣體替代濕凝膠中的液體部分來(lái)形成。這種材料以其卓越的隔熱性能而著稱,熱導(dǎo)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(dá)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(duì)環(huán)境友好。這些特性使其在多個(gè)領(lǐng)域,如熱管理、聲音控制、光學(xué)應(yīng)用、電學(xué)和機(jī)械性能方面都有應(yīng)用。
與傳統(tǒng)的保溫材料相比,氣凝膠的隔熱能力顯著,被譽(yù)為保溫隔熱領(lǐng)域的全能選手。它的隔熱溫度范圍廣泛,導(dǎo)熱系數(shù)極低,絕熱效果出色,加之其輕質(zhì)、不燃和防水的特性,共同構(gòu)成了氣凝膠作為高效保溫材料的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
氣凝膠之所以展現(xiàn)出卓越的保溫效果,主要是因?yàn)槠鋭e具一格的納米多孔構(gòu)造。這種構(gòu)造導(dǎo)致氣凝膠內(nèi)部的微孔尺寸小于常規(guī)氣壓下空氣分子的平均自由行進(jìn)距離,從而使得微孔內(nèi)的空氣分子運(yùn)動(dòng)受到限制,大幅減少了對(duì)熱能的傳遞。同時(shí),氣凝膠的微小體積密度及其復(fù)雜的微孔通道設(shè)計(jì),對(duì)于熱能的傳遞構(gòu)成了阻礙,無(wú)論是通過(guò)氣體還是固體的熱傳導(dǎo)都受到了明顯的限制。此外,氣凝膠中無(wú)數(shù)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(yīng)幾乎截?cái)嗔藷崮軅鬟f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(yè)保溫、建筑節(jié)能、交通工具等多個(gè)領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要作用。
氣凝膠材料的類型多種多樣,根據(jù)其組成成分的不同,可以分為單一成分氣凝膠和復(fù)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(jī)物、氮化物、碳以及生物質(zhì)氣凝膠等,它們?cè)诟魺帷⑽健⒋呋⒛芰哭D(zhuǎn)換和存儲(chǔ)以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有所應(yīng)用。目前,二氧化硅(SiO2)氣凝膠的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用最為成熟。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的
《2024-2029年中國(guó)氣凝膠行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示,氣凝膠行業(yè)目前正處于由中國(guó)企業(yè)主導(dǎo)的第四次產(chǎn)業(yè)化浪潮中。在下游市場(chǎng)的強(qiáng)烈需求推動(dòng)下,國(guó)內(nèi)企業(yè)正在加快擴(kuò)大生產(chǎn)能力,以推動(dòng)氣凝膠成本的進(jìn)一步降低和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大。截至2023年,中國(guó)的氣凝膠材料年產(chǎn)能已達(dá)到28萬(wàn)立方米,而計(jì)劃中的產(chǎn)能更是激增至124萬(wàn)立方米,顯示出產(chǎn)業(yè)未來(lái)的強(qiáng)勁增長(zhǎng)勢(shì)頭。
新思界
行業(yè)分析人士表示,在國(guó)家政策的重點(diǎn)支持下,中國(guó)的氣凝膠市場(chǎng)已經(jīng)走在了國(guó)際前沿。預(yù)計(jì)到2024年,中國(guó)的氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到118.4億元人民幣。具體來(lái)看,油氣管道是氣凝膠最主要的應(yīng)用領(lǐng)域;新能源汽車領(lǐng)域是氣凝膠增長(zhǎng)最快的市場(chǎng),目前,國(guó)內(nèi)主要的電池制造商大多已經(jīng)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(chǎng)占有率有望快速提升;建筑保溫材料市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)1700億元人民幣,而氣凝膠的市場(chǎng)占有率不足1%,預(yù)示著其未來(lái)的應(yīng)用潛力巨大。