近日，我國(guó)第一個(gè)氣凝膠材料方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——《納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制品》，已經(jīng)制備完成，并將于2018年9月1日起正式實(shí)施。
下個(gè)月，一座年產(chǎn)能超1萬(wàn)立方米的氣凝膠大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化工廠將在江蘇常州落成，成為我國(guó)氣凝膠最大生產(chǎn)廠家之一。我國(guó)氣凝膠產(chǎn)能有望突破全球產(chǎn)能1/8，從而改寫(xiě)該領(lǐng)域長(zhǎng)期由外國(guó)公司主導(dǎo)的局面。
我國(guó)第一個(gè)氣凝膠材料方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)文件出臺(tái)
作為“改變世界的十大材料之一”，氣凝膠曾歷經(jīng)三次產(chǎn)業(yè)化浪潮卻都無(wú)疾而終。近年來(lái)，我國(guó)氣凝膠企業(yè)如雨后春筍般地破土而出，隨著我國(guó)氣凝膠生產(chǎn)制備工藝的成熟發(fā)展，國(guó)際“暗戰(zhàn)”已然悄然打響。在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，氣凝膠正處于第四次產(chǎn)業(yè)化浪潮之中，在材料界的歷史洪流中，氣凝膠或?qū)⒊蔀槲覈?guó)最有望趕超國(guó)際巨頭的新材料之一。
這一判斷并不是空穴來(lái)風(fēng)。不同于其他新材料，我國(guó)的氣凝膠材料產(chǎn)業(yè)化水平幾乎與世界同步，并且呈現(xiàn)出良好的趕超態(tài)勢(shì)。
政策、軍工助陣，我國(guó)氣凝膠躋身國(guó)際第一梯隊(duì)
氣凝膠，是一種具有納米多孔結(jié)構(gòu)的新型材料，1931年由美國(guó)NASA的Kistler.S.發(fā)明。因輕若薄霧顏色泛藍(lán)，又被稱為“藍(lán)煙”、“凍結(jié)的煙”，創(chuàng)下15項(xiàng)吉尼斯紀(jì)錄，在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域顯示許多奇特的性能，被稱成為改變世界的神奇材料，列入20世紀(jì)90年代以來(lái)10大熱門科學(xué)技術(shù)之一，是具有巨大應(yīng)用價(jià)值的軍民兩用技術(shù)。
氣凝膠——介于固態(tài)和氣態(tài)間的物質(zhì)
氣凝膠發(fā)明至今已經(jīng)70多年，產(chǎn)業(yè)化的道路也走了70多年，最當(dāng)銘記的當(dāng)然是2001年與美國(guó)宇航局有密切關(guān)系的ASPEN（阿斯彭）公司的成立，這是真正商業(yè)意義的氣凝膠產(chǎn)業(yè)化的開(kāi)始；而我國(guó)氣凝膠研究從上世紀(jì)90年代已經(jīng)開(kāi)始，首家商業(yè)化公司成立于2004年。
據(jù)公開(kāi)資料顯示，納諾科技有限公司是國(guó)內(nèi)首家進(jìn)行二氧化硅氣凝膠商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的公司。2006年4月，納諾科技成立自主研發(fā)中心；2008年，納諾科技成功研發(fā)出工業(yè)用氣凝膠納米孔超級(jí)絕熱材料，這一成就填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)氣凝膠空白，且中國(guó)氣凝膠產(chǎn)業(yè)起步幾乎與世界同步。
氣凝膠抵御1000度高溫、呵護(hù)嬌艷的鮮花
“在氣凝膠研發(fā)方向上當(dāng)前國(guó)際和國(guó)內(nèi)是一致的，近年來(lái)國(guó)內(nèi)的研發(fā)已經(jīng)開(kāi)始迎頭趕上，并且勢(shì)頭強(qiáng)勁，或許在不久的將來(lái)要超越國(guó)際水平。因?yàn)槟壳霸S多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將環(huán)境治理的很好，在節(jié)能減排方面對(duì)它的需求壓力并不是很大，研究氣凝膠更多的是一些企業(yè)為了減少成本，或者可以說(shuō)是為了錦上添花。”魯紅兵教授如是說(shuō)。
從事新一代高韌性氣凝膠的制備及其改性研究十余年的魯紅兵教授，現(xiàn)任美國(guó)德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校機(jī)械工程系教授、副系主任，也是美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)通訊院士。魯教授雖在國(guó)外從事氣凝膠研究多年，但一直密切關(guān)注著國(guó)內(nèi)氣凝膠的研發(fā)應(yīng)用進(jìn)程。
正是得益于我國(guó)近年來(lái)不斷推行的節(jié)能減排政策以及經(jīng)濟(jì)體量的迅速擴(kuò)大，我國(guó)氣凝膠企業(yè)嗅覺(jué)靈敏地搭上國(guó)際早班車，且在制備工藝研發(fā)方面絲毫沒(méi)有掉隊(duì)。
另一方面，因其軍民兩用的屬性，我國(guó)近年推行的“軍民融合”給了氣凝膠更多的發(fā)展機(jī)會(huì)。
2016年8月，氣凝膠中國(guó)航天科工三院306所聯(lián)手華星美科新材料科技（江蘇）有限公司舉行簽約儀式，共同組建成立氣凝膠技術(shù)國(guó)際研發(fā)中心，力圖打造國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的氣凝膠技術(shù)研發(fā)基地。
306所與華星美科舉行簽約儀式
魯紅兵教授認(rèn)為，國(guó)內(nèi)正是有306所、北建這樣一批軍工、國(guó)企聯(lián)手氣凝膠企業(yè)進(jìn)行研發(fā)與推廣，為了社會(huì)效益和環(huán)境效益投入大量資源，才能更好的推動(dòng)氣凝膠行業(yè)發(fā)展，而這正是國(guó)外企業(yè)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。
今年4月7日，2017全國(guó)氣凝膠材料創(chuàng)新應(yīng)用研討會(huì)在京召開(kāi)。工信部原材料司建材處相關(guān)人員表示，當(dāng)前制約氣凝膠大規(guī)模應(yīng)用的因素是價(jià)格和生產(chǎn)工藝，下一步將鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和代表性企業(yè)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研用的平臺(tái)建設(shè)，加快推進(jìn)氣凝膠應(yīng)用示范工程。
氣凝膠市場(chǎng)明朗，搶占絕熱材料市場(chǎng)金字塔塔尖
每一項(xiàng)新技術(shù)出現(xiàn)后，產(chǎn)業(yè)化推廣的最大障礙莫過(guò)于量產(chǎn)的難易度，而這也決定了其市場(chǎng)搶占能力。多位業(yè)界人士表示，目前制約氣凝膠市場(chǎng)拓展的最大障礙是價(jià)格。
氣凝膠雖然早在1931年就被發(fā)明創(chuàng)造出來(lái)，但因其超臨界干燥工藝生產(chǎn)成本高昂、產(chǎn)品性能脆弱，且難以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，氣凝膠一直被鎖在實(shí)驗(yàn)室中。
國(guó)佳新材董事長(zhǎng)王海波表示，“過(guò)去氣凝膠一直被用于航天軍工領(lǐng)域，但這些領(lǐng)域使用起來(lái)是不計(jì)成本的，在民用產(chǎn)品上就必須考慮性價(jià)比。”
如今，國(guó)內(nèi)多家氣凝膠企業(yè)研發(fā)出的常溫低壓干燥制備工藝以及減壓干燥技術(shù)打破了氣凝膠量產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，氣凝膠的市場(chǎng)訂單也就隨之蜂擁而至。
氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（億美元）
Allied市場(chǎng)研究公司之前發(fā)布的報(bào)告稱，全球氣凝膠的市場(chǎng)價(jià)值到2020年可達(dá)18.966億美元，從2014~2020年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為36.4%。隨著氣凝膠材料在新應(yīng)用領(lǐng)域探索的持續(xù)進(jìn)步，市場(chǎng)增長(zhǎng)動(dòng)力會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。
如果說(shuō)石墨烯是目前最好的導(dǎo)電導(dǎo)熱材料，那么二氧化硅氣凝膠材料則是目前已知的隔熱、保溫性能最好的材料。因其絕佳的絕緣隔熱性能，隔熱保溫成了氣凝膠目前產(chǎn)業(yè)化擴(kuò)張中最大的市場(chǎng)需求。
氣凝膠隔熱性能優(yōu)越
日前，氣凝膠隔熱管在勝利油田實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，首批生產(chǎn)推廣的20000米氣凝膠隔熱材料，已經(jīng)為勝利油田節(jié)省隔熱管更新費(fèi)用1080萬(wàn)元。
國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃指出，保溫材料產(chǎn)值將達(dá)1200億。預(yù)計(jì)進(jìn)入“十三五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)獲得快速發(fā)展。
全球絕熱材料與氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)對(duì)比（億美元）
浙江圣諾節(jié)能公司推斷，預(yù)計(jì)2015年到2020年氣凝膠材料將在工業(yè)和設(shè)備領(lǐng)域獲得大批量應(yīng)用，2020年開(kāi)始全面替換傳統(tǒng)工業(yè)保溫材料，分享國(guó)內(nèi)每年約500多億的市場(chǎng)。預(yù)計(jì)2020年開(kāi)始，氣凝膠材料在建筑領(lǐng)域?qū)㈤_(kāi)始大規(guī)模的應(yīng)用，2025年將全面替代傳統(tǒng)建筑保溫材料，分享國(guó)內(nèi)每年1000多億的市場(chǎng)。
對(duì)此，國(guó)佳新材董事長(zhǎng)王海波表示：“國(guó)佳新材旗下的中凝科技前不久剛中標(biāo)了京能集團(tuán)的熱力管道保溫項(xiàng)目，合同金額2600.4萬(wàn)元，氣凝膠在工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域的廣闊市場(chǎng)仍有待開(kāi)發(fā)。”
英雄所見(jiàn)略同，浙江紹興圣諾節(jié)能技術(shù)有限公司總經(jīng)理金承黎認(rèn)為，一旦氣凝膠材料生產(chǎn)成本得以顯著下降，市場(chǎng)價(jià)格也會(huì)下降，市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)急劇擴(kuò)大。如此，二氧化硅氣凝膠將革命性地替代傳統(tǒng)絕熱材料。
2020年氣凝膠市場(chǎng)份額
2025年氣凝膠市場(chǎng)份額
當(dāng)然，氣凝膠擁有諸多優(yōu)異的性能，應(yīng)用領(lǐng)域眾多，從高大上的航天軍工到接地氣的節(jié)能建材，從宇航服到冬暖服。不過(guò)，在未來(lái)5年里，工業(yè)建筑領(lǐng)域的節(jié)能降耗應(yīng)該是氣凝膠行業(yè)革命的主戰(zhàn)場(chǎng)。
國(guó)產(chǎn)化獲重大突破，產(chǎn)能占全球1/8
巴斯夫高性能材料部門總裁RaimarJahn曾說(shuō)，“阿斯彭優(yōu)越的氣凝膠技術(shù)平臺(tái)可以幫助巴斯夫進(jìn)一步開(kāi)闊市場(chǎng)，選擇阿斯彭作為戰(zhàn)略合作伙伴，將加快全球范圍氣凝膠技術(shù)作為生態(tài)高效保溫材料的應(yīng)用。”
據(jù)統(tǒng)計(jì)，氣凝膠發(fā)展之初，全球年產(chǎn)量不足10萬(wàn)立方米，三分之二產(chǎn)自美國(guó)。伴隨著氣凝膠產(chǎn)能最大廠家阿斯彭公司與國(guó)際材料企業(yè)巨頭巴斯夫簽署獨(dú)家供應(yīng)和共同發(fā)展協(xié)議，氣凝膠一度被兩家巨頭“聯(lián)姻”壟斷。
而在此背景下，我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)基礎(chǔ)原材料氣凝膠的企業(yè)，年產(chǎn)量大多低于1000立方米。這就導(dǎo)致我國(guó)氣凝膠市場(chǎng)長(zhǎng)期被外國(guó)公司主導(dǎo)。
今年1月，弘大科技（北京）有限公司打造的1萬(wàn)立方米氣凝膠國(guó)內(nèi)最大生產(chǎn)基地已在武漢落成；下個(gè)月，宏大科技一座年產(chǎn)能超1萬(wàn)立方米的氣凝膠大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化工廠將在江蘇常州落成。
屆時(shí)，宏大科技將成為我國(guó)氣凝膠最大生產(chǎn)廠家之一，我國(guó)氣凝膠產(chǎn)能將突破全球產(chǎn)能1/8，從而改寫(xiě)該領(lǐng)域長(zhǎng)期由外國(guó)公司主導(dǎo)的局面。
弘大科技董事長(zhǎng)李光武表示，弘大科技用獨(dú)創(chuàng)的低成本減壓干燥技術(shù)制備出了高品質(zhì)的氣凝膠，使年產(chǎn)100立方米氣凝膠的生產(chǎn)設(shè)備投資由5000萬(wàn)元降到200萬(wàn)元，產(chǎn)品價(jià)格下降了80%，對(duì)于在我國(guó)快速推廣氣凝膠這一新型材料有著重要意義。
保溫隔熱氣凝膠氈在工業(yè)管道中的運(yùn)用
中國(guó)氣凝膠市場(chǎng)隨著應(yīng)用領(lǐng)域不斷開(kāi)發(fā)，一直以高于國(guó)際平均水平的速度迅速擴(kuò)張。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年國(guó)內(nèi)氣凝膠產(chǎn)量大約為8500立方米，進(jìn)口產(chǎn)品大約1500立方米，市場(chǎng)規(guī)模大約為1.82億元；而2015年則是我國(guó)氣凝膠行業(yè)發(fā)展突變的一年，產(chǎn)能與市場(chǎng)同步實(shí)現(xiàn)翻番！
浙江紹興圣諾節(jié)能技術(shù)有限公司總經(jīng)理金承黎表示，2015年氣凝膠行業(yè)新增產(chǎn)能約2萬(wàn)立方米，主要是由于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的氣凝膠企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)，使市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到3.30億元。
2020年國(guó)內(nèi)氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模（億萬(wàn)元）
金承黎認(rèn)為，未來(lái)三五年是氣凝膠材料的黃金發(fā)展期，掌握低成本核心技術(shù)和一定市場(chǎng)資源的企業(yè)將獲得巨大發(fā)展空間，也可以迅速成為行業(yè)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)企業(yè)。
2017全國(guó)氣凝膠材料創(chuàng)新應(yīng)用研討會(huì)與會(huì)專家也表示，氣凝膠是革命性的新技術(shù)，產(chǎn)業(yè)投資熱度非常高，市場(chǎng)容量巨大，其中中國(guó)氣凝膠市場(chǎng)前景非常廣闊，我國(guó)氣凝膠技術(shù)水平已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先，且國(guó)家對(duì)氣凝膠的產(chǎn)業(yè)支持政策力度強(qiáng)大。目前，氣凝膠剛剛開(kāi)始進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，預(yù)計(jì)從今年起氣凝膠產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)發(fā)展拐點(diǎn)。
當(dāng)前，中國(guó)科研院所在氣凝膠領(lǐng)域研究的深度和廣度，中國(guó)企業(yè)在低成本氣凝膠制造技術(shù)方面的鍥而不舍，均走在了世界的前面，資本熱潮也競(jìng)相涌進(jìn)氣凝膠領(lǐng)域。
熱潮過(guò)后，我們更應(yīng)看清發(fā)展氣凝膠產(chǎn)業(yè)的初衷。氣凝膠從工藝到產(chǎn)業(yè)化，都能與國(guó)際水平相提并論，是我國(guó)眾多新材料行業(yè)比較有優(yōu)勢(shì)的一個(gè)產(chǎn)業(yè)，但它的后續(xù)發(fā)展更應(yīng)注重應(yīng)用問(wèn)題，找到性價(jià)比合適的領(lǐng)域比如何做好氣凝膠更重要。
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