摘要：氣凝膠的誕生源于一次美國(guó)化學(xué)家Samuel Kistler與Charles Learned的賭局：看誰(shuí)能夠?qū)⒛z內(nèi)的液體換成氣體同時(shí)不改變固體結(jié)構(gòu)?1931年，《自然》雜志(第127卷，第741頁(yè))發(fā)布論文《共聚擴(kuò)散氣凝膠與果凍》，Kistler正式提出了超臨界干燥技術(shù)。之后，氣凝膠因?yàn)槠?0%以上是空氣，以世界上密度最低的固體，入選《吉尼斯世界紀(jì)錄》。本文針對(duì)這種獨(dú)特的材料，對(duì)其行業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展前景進(jìn)行了解析。

　　也曾生不逢時(shí)，氣凝膠的絕熱性能無(wú)與倫比

　　任何材料的商業(yè)化之路都充滿著艱辛和考驗(yàn)，氣凝膠也不例外。在Kistler將氣凝膠的專利授權(quán)給美國(guó)孟山都公司后。它主要是用作化妝品和牙膏中的添加劑或觸變劑，也用作油漆的增稠劑。因?yàn)槠渖⒐庑钥梢允鼓屯苛袭a(chǎn)生一種霧面的效果，后來(lái)還被用于墨水和涂料行業(yè)。那時(shí)候，其絕熱性能一直被市場(chǎng)邊緣化，下游應(yīng)用需求并不旺盛，再加上它高昂的生產(chǎn)成本和極具危險(xiǎn)性的生產(chǎn)工藝，上世紀(jì)70年代，孟山都公司宣布?xì)饽z停產(chǎn)。

　　后來(lái)，隨著法國(guó)、德國(guó)科學(xué)家及美國(guó)國(guó)家宇航局對(duì)氣凝膠生產(chǎn)工藝迭代式改進(jìn)，氣凝膠成為優(yōu)異的火星探測(cè)器和宇航服的絕熱材料，它與常見(jiàn)保溫材料的絕熱性能對(duì)比見(jiàn)表1，為了更直觀的呈現(xiàn)，相同效果下，四種保溫材料厚度對(duì)比見(jiàn)圖1。

表1 保溫材料性能對(duì)比

(來(lái)源：《硅酸鹽通報(bào)》)

圖1 相同效果下，四種保溫材料厚度對(duì)比　　

(來(lái)源：中國(guó)粉體網(wǎng))

　　由此可見(jiàn)，氣凝膠的絕熱性能無(wú)與倫比，雖然它已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室階段步入商業(yè)化應(yīng)用階段，但是其大范圍應(yīng)用并沒(méi)有推廣開(kāi)來(lái)。2017全國(guó)氣凝膠材料創(chuàng)新應(yīng)用研討會(huì)上，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。

　　國(guó)內(nèi)市場(chǎng)一半依賴進(jìn)口，行業(yè)產(chǎn)銷缺口大

　　2016年，我國(guó)氣凝膠國(guó)產(chǎn)售價(jià)在40萬(wàn)-70萬(wàn)/噸，進(jìn)口氣凝膠達(dá)到15萬(wàn)美元/噸。產(chǎn)量為1.83萬(wàn)噸，消費(fèi)量為4.01萬(wàn)噸，進(jìn)口約為2.18萬(wàn)噸，但是很少出口。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)一半以上的氣凝膠來(lái)自進(jìn)口，產(chǎn)銷缺口較大。在過(guò)去的5年間，氣凝膠產(chǎn)量年復(fù)合增長(zhǎng)率為31.07%，消費(fèi)量的增速為產(chǎn)量增速一半左右，我國(guó)氣凝膠市場(chǎng)處于高速增長(zhǎng)期，如圖2所示。

圖2 我國(guó)氣凝膠行業(yè)產(chǎn)銷情況　　

(來(lái)源：銀川濱投集團(tuán))

　　國(guó)內(nèi)氣凝膠生產(chǎn)企業(yè)起步較晚，數(shù)量較少，大多數(shù)企業(yè)能夠生產(chǎn)氣凝膠粉體顆粒，但能夠生產(chǎn)氣凝膠復(fù)合材料產(chǎn)品的僅有納諾科技、廣東埃力生等少數(shù)幾家企業(yè)，其產(chǎn)能如下表。

表2 中國(guó)主要?dú)饽z生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能

(來(lái)源：公開(kāi)資料整理)

　　投資熱度不減，高端材料民用化指日可待

　　2018年9月1日，我國(guó)第一個(gè)氣凝膠材料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制品》正式實(shí)施，標(biāo)志著國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)下的氣凝膠產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)步入正軌。原來(lái)由于生產(chǎn)成本居高不下，氣凝膠被大量應(yīng)用的領(lǐng)域?yàn)椋汉娇蘸教臁⑹突ぁ④姽み@些對(duì)價(jià)格不敏感的行業(yè)。但是隨著資本的追逐，氣凝膠投產(chǎn)項(xiàng)目已經(jīng)在中國(guó)遍地開(kāi)花，如表3所示。

表3 氣凝膠行業(yè)企業(yè)投資一覽

(來(lái)源：公開(kāi)資料整理)

　　結(jié)語(yǔ)

　　從全球的角度看，經(jīng)過(guò)80多年的發(fā)展，氣凝膠材料的生產(chǎn)工藝并不成熟，行業(yè)仍然處于成長(zhǎng)期。截止目前，氣凝膠已經(jīng)創(chuàng)下了15項(xiàng)吉尼斯世界紀(jì)錄，其熱、力、聲、光、電等方面的優(yōu)異性能有待進(jìn)一步產(chǎn)品化提升。

　　國(guó)內(nèi)市場(chǎng)一半以上的氣凝膠產(chǎn)品依賴進(jìn)口，美國(guó)航空航天局下屬的阿斯彭氣凝膠公司(Aspen?Aerogels)制造工藝領(lǐng)先，市場(chǎng)占有率高，去年由于國(guó)際貿(mào)易，它與國(guó)內(nèi)企業(yè)納諾科技和廣東埃力生發(fā)生了知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛。最近幾年氣凝膠的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出臺(tái)，資本市場(chǎng)熱捧，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，未來(lái)高端材料民用化指日可待。