氣凝膠是由納米粒子相互連接形成具有三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)的固體材料,孔隙率高達90%以上,通常外觀呈藍色,亦稱為“藍煙”。氣凝膠是目前除真空絕熱板外已知的導(dǎo)熱系數(shù)最低(~0.012W/(mK))、密度最低(~3kg/m3)的固體材料。氣凝膠擁有超長的使用壽命、超強的隔熱性能、超高的耐火性能等,被譽為“改變世界的神奇材料”。
氣凝膠行業(yè)快速發(fā)展
市場需求空間廣闊
THE INDUSTRY IS DEVELOPING RAPIDLY
1931年氣凝膠首次由Kistler通過超臨界干燥技術(shù)制備成功。2004年我國開始氣凝膠產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究, 2012年,國內(nèi)首套1000L超臨界二氧化碳氣凝膠干燥設(shè)備投產(chǎn),標(biāo)志著我國氣凝膠的規(guī)?;a(chǎn)。
近些年我國氣凝膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步顯著,產(chǎn)量快速躍升,已成為全球氣凝膠需求大國之一。2015~2020年國內(nèi)氣凝膠材料產(chǎn)量年均復(fù)合增速為38.5%、氣凝膠制品產(chǎn)量年均復(fù)合增速為38.8%。根據(jù)IDTechEX報告,目前氣凝膠應(yīng)用市場有 56%來自油氣項目,18%用于工業(yè)隔熱,9%用于建筑建造,8%用于交通。而到 2026 年,將有 14%用于建筑,而交通領(lǐng)域的需求將增至 13%。
氣凝膠形態(tài)多樣
下游應(yīng)用市場廣闊
THE APPLICATION MARKET IS BROAD
由于氣凝膠超強的保溫隔熱性能,早期主要應(yīng)用在航天、軍工和國防領(lǐng)域,后來逐步向民用領(lǐng)域拓展;氣凝膠氈、板、布、紙和異形件是氣凝膠與相應(yīng)形態(tài)的氣凝膠與纖維等增強材料復(fù)合所得。氣凝其中氣凝膠氈產(chǎn)量最大,應(yīng)用最廣,主要應(yīng)用在工業(yè)管道、儲罐、交通、電池模組、建筑等領(lǐng)域保溫隔熱。
氣凝膠行業(yè)瓶頸
INDUSTRY BOTTLENECKS
氣凝膠因其獨特的性能受到了眾多行業(yè)的青睞,卻因以下三點限制了廣泛應(yīng)用。
①高昂的原料成本和制造費用。 Aspen Aerogels數(shù)據(jù)顯示,材料成本約占總成本的48%,制造成本約占44%。氣凝膠的生產(chǎn)成本主要集中在硅源(原料)、設(shè)備折舊及能耗(干燥)方面。因此,氣凝膠降成本主要從干燥成本和原料成本著手。
②飄粉問題。氣凝膠粉體顆粒極小、密度極低,因此極易產(chǎn)生飄粉問題。飄散的粉料極易被吸入,損害人體健康;飄粉增大使用損耗和難度。
③氣凝膠的產(chǎn)品多樣化不足。多樣化賦予其更加靈活寬泛的下游應(yīng)用,但因氣凝膠本身優(yōu)異的疏水性質(zhì),難以與多數(shù)樹脂、有機溶劑及無機基材兼容,限制了下游應(yīng)用。
有機功能材料與應(yīng)用技術(shù)研究所-
氣凝膠降本技術(shù)
WAYS TO REDUCE COSTS
有機功能材料與應(yīng)用技術(shù)研究所納米陶瓷復(fù)合材料技術(shù)中心基于團隊多年技術(shù)積累,成功優(yōu)化氣凝膠生產(chǎn)路徑,實現(xiàn)有效降本約20%;自主研發(fā)了中間品—氣凝膠膏料,實現(xiàn)氣凝膠粉與水的有效結(jié)合,完美保持氣凝膠隔熱能力的同時,成功解決氣凝膠粉體在應(yīng)用時因質(zhì)輕揚塵的難題。同時,通過膏料的使用,有效拓展了下游應(yīng)用,開發(fā)出了氣凝膠整理劑、氣凝膠水性涂料、氣凝膠塑料母粒、氣凝膠濕法紡絲纖維、氣凝膠隔熱保溫建筑板材等。
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納米陶瓷復(fù)合材料技術(shù)中心
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