摘要：氣凝膠是由膠體粒子或聚合物分子相互聚結(jié)構(gòu)成納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在孔隙中充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的低密度三維納米多孔固態(tài)材料。政策的支持以及企業(yè)成熟技術(shù)積累的成效，我國氣凝膠產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)大，供給規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，產(chǎn)需量持續(xù)增長，2022年我國氣凝膠材料產(chǎn)量和需求量分別達(dá)21.57萬立方和21.85萬立方，氣凝膠制品產(chǎn)量和需求量分別為24.13萬噸和26.67萬噸。

一、定義及分類

氣凝膠是由膠體粒子或聚合物分子相互聚結(jié)構(gòu)成納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在孔隙中充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的低密度三維納米多孔固態(tài)材料。氣凝膠材料是目前已知的密度最小的固體材料，也是世界上熱導(dǎo)率最小的固體材料，具備極強(qiáng)的隔熱性。氣凝膠因其獨(dú)有的孔隙結(jié)構(gòu)，可大幅削弱熱對流、熱傳導(dǎo)、熱輻射，是世界上導(dǎo)熱系數(shù)最低的材料，常溫導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.013-0.025W/m·K，因此具備極強(qiáng)的隔熱性。分類來看，氣凝膠種類已由過去最簡單的單一組分SiO2氣凝膠發(fā)展到了各類新型氣凝膠，例如生物質(zhì)氣凝膠、單質(zhì)氣凝膠、碳化物氣凝膠等等，但SiO2氣凝膠仍是應(yīng)用最廣泛的品類，目前在隔熱和吸附等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于建筑領(lǐng)域、石油化工、新能源及航空軍工等領(lǐng)域。

二、行業(yè)政策

氣凝膠作為新型材料，在我國受到了政策的大力扶持，多個地方政府出臺了相關(guān)政策，促進(jìn)氣凝膠的研發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用。例如，重慶市政府發(fā)布的《深入推進(jìn)新時代新征程新重慶制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案（2023—2027年）》提出，要加快氣凝膠、石墨烯等材料的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化步伐，促進(jìn)超材料領(lǐng)域的發(fā)展。此外，杭州市政府也出臺了相關(guān)措施，重點(diǎn)發(fā)展石墨烯基碳纖維、氣凝膠粉體（顆粒）等復(fù)合多功能材料。在碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)下，科技部等九部門聯(lián)合發(fā)布了《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022—2030年）》，提出研發(fā)天然固碳建材和氣凝膠等新型建筑材料與結(jié)構(gòu)體系。

三、發(fā)展歷程

氣凝膠的發(fā)展歷史就是一個技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用拓展互相促進(jìn)的過程。自1931年氣凝膠誕生以來，氣凝膠歷經(jīng)四次產(chǎn)業(yè)化。第一次產(chǎn)業(yè)化是美國孟山都公司主導(dǎo)，但由于成本過高、應(yīng)用開發(fā)滯后而失敗；第二次產(chǎn)業(yè)化在20世紀(jì)80年代，因高溫超臨界爆炸以及新技術(shù)經(jīng)營不善而告終；第三次產(chǎn)業(yè)化中美國Aspen Aerogel成功將氣凝膠商業(yè)化，將其應(yīng)用于航天軍工、石化領(lǐng)域，受到市場青睞；目前氣凝膠處于我國主導(dǎo)的第四次產(chǎn)業(yè)化過程中，新增眾多產(chǎn)能的同時進(jìn)一步將氣凝膠的應(yīng)用拓展到了電池、交通等民用領(lǐng)域。

四、行業(yè)壁壘

1、技術(shù)壁壘

氣凝膠的生產(chǎn)首先是溶膠-凝膠反應(yīng)過程，然后是利用干燥工藝去除孔內(nèi)液體。為了去除溶劑而不會使孔隙塌陷，干燥工藝對于氣凝膠的合成至關(guān)重要，干燥工藝可分為超臨界干燥、亞臨界干燥、冷凍干燥以及常壓干燥。目前超臨界干燥工藝和常壓干燥工藝是主流干燥工藝，對應(yīng)原料分別是有機(jī)硅源和無機(jī)硅源，由于氣凝膠獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)和性能要求，制備技術(shù)難度較大，溶膠-凝膠和干燥等生產(chǎn)設(shè)備要求較高，行業(yè)技術(shù)壁壘深厚。

2、規(guī)模化壁壘

氣凝膠的配方是核心問題，但最大的瓶頸是干燥工藝安全和成本昂貴的問題。氣凝膠是納米量級非均勻孔隙結(jié)構(gòu)，一般需通過超臨界流體干燥來克服巨大的毛細(xì)管壓力，但這種方法采用的是高溫高壓的有機(jī)溶劑，存在易燃、易爆、破壞環(huán)境等缺點(diǎn)，而氣凝膠的產(chǎn)能擴(kuò)張對設(shè)備和人員的配套需求較大，國內(nèi)氣凝膠的規(guī)模化生產(chǎn)面臨壁壘。

3、資金壁壘

我國氣凝膠行業(yè)資金壁壘高，主要集中在原料和設(shè)備成本高昂。目前國內(nèi)氣凝膠產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品主要以二氧化硅氣凝膠，上游原料成本主要集中在硅源、助劑和干燥設(shè)備等，由于氣凝膠行業(yè)的特殊性，高純度硅源和干燥設(shè)備成本較高，需要企業(yè)具備足夠的資金實(shí)力來采購和維護(hù)。同時，氣凝膠行業(yè)的發(fā)展需要經(jīng)過較長時間的市場培育和品牌建設(shè)，這也需要企業(yè)具備雄厚的資金實(shí)力來支撐。因此，我國氣凝膠行業(yè)資金壁壘較高，需要企業(yè)具備雄厚的資金實(shí)力和良好的財務(wù)狀況。

五、產(chǎn)業(yè)鏈

二氧化硅氣凝膠產(chǎn)業(yè)鏈上游原料主要為有機(jī)或無機(jī)硅源，其中有機(jī)硅源純度高，工藝適應(yīng)性好，可以適配超臨界干燥以及常壓干燥工藝，缺點(diǎn)是價格高，目前國內(nèi)外采用超臨界干燥工藝的企業(yè)基本上都是采用有機(jī)硅源，主要有正硅酸甲酯和正硅酸乙酯。無機(jī)硅源相對廉價，應(yīng)用較少，主要由于無機(jī)硅源只能應(yīng)用于常壓干燥技術(shù)，常壓法發(fā)展還較不成熟，且以水玻璃為硅源的氣凝膠制備過程中需要大量水洗凝膠中的鈉鹽，而鈉鹽的水溶液難分離，造成大量的廢水難以處理，處理不當(dāng)可能會造成大面積的土地鹽堿化。

中游包括氣凝膠材料、制品，下游涉及有保溫、隔熱、防火等需求的各應(yīng)用領(lǐng)域。由于氣凝膠的結(jié)構(gòu)力欠缺，通常需要以纖維增強(qiáng)材料作為支撐骨架，制成氣凝膠氈、氣凝膠板、氣凝膠布等制品使用，常見的是以玻纖、陶瓷纖維、預(yù)氧絲等為主的介質(zhì)。傳統(tǒng)的油氣管道隔熱等應(yīng)用中，最常用的氣凝膠產(chǎn)品為氣凝膠氈；在電池電芯隔熱需求這一新應(yīng)用中，由于氣凝膠氈存在掉粉問題，需要增加對氣凝膠氈的模切封裝環(huán)節(jié)，制成氣凝膠隔熱片使用。

氣凝膠行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

正硅酸甲酯

四川銀邦新材料有限公司

湖北江瀚新材料股份有限公司

正硅酸乙酯

江西晨光新材料股份有限公司

湖北江瀚新材料股份有限公司

張家港新亞化工有限公司

四氯化硅

唐山三孚硅業(yè)股份有限公司

洛陽中硅高科技有限公司

水玻璃

福建元力活性炭股份有限公司

杭州富陽金順化工建材有限公司

青島海灣索爾維化工有限公司

山東辛化硅膠有限公司

山東聯(lián)科科技股份有限公司

上游

廣東埃力生科技股份有限公司

納諾科技有限公司

深圳中凝科技有限公司

河北金納科技有限公司

中游

石油化工

工業(yè)隔熱

建筑建造

交通運(yùn)輸

下游

六、發(fā)展現(xiàn)狀

目前氣凝膠在石油、隔熱保溫、吸附領(lǐng)域、生物醫(yī)學(xué)、航天軍工、交通等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，對比傳統(tǒng)保溫材料，氣凝膠隔熱材料在能源節(jié)約、空間節(jié)約、提升施工效率具備明顯的優(yōu)勢。隨著氣凝膠材料從實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)階段步入工業(yè)化應(yīng)用階段，超臨界干燥工藝已趨于成熟、穩(wěn)定，在市場化的推進(jìn)、政策的支持以及企業(yè)成熟技術(shù)積累的成效，我國氣凝膠產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)大，供給規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，產(chǎn)需量持續(xù)增長，數(shù)據(jù)顯示，2022年我國氣凝膠材料產(chǎn)量和需求量分別達(dá)21.57萬立方米和21.85萬立方米，氣凝膠制品產(chǎn)量和需求量分別為24.13萬噸和26.67萬噸。

七、發(fā)展因素

1、有利因素

（1）下游隔熱替代需求和應(yīng)用拓寬，加速行業(yè)規(guī)?；瘮U(kuò)張

待氣凝膠成本逐步下降，其對于傳統(tǒng)絕熱材料的替代能力將進(jìn)一步增強(qiáng)。并且，除目前應(yīng)用于電池隔熱、能源化工、建筑節(jié)能、航天軍工、紡織服裝等領(lǐng)域所需的絕熱功能外，氣凝膠材料吸音隔聲、吸附凈化、醫(yī)藥載體等功能也在不斷拓寬其想象空間，隨著下游應(yīng)用拓寬同時隔熱替代能力持續(xù)走強(qiáng)，我國氣凝膠市場需求認(rèn)可將繼續(xù)提升從而加速行業(yè)規(guī)?；瘮U(kuò)張。

（2）新能源車阻燃是氣凝膠最快增長市場

氣凝膠是目前新能車隔熱方案中的最佳材料，可阻止電池短路后的爆燃。傳統(tǒng)新能車阻燃隔熱材料為云母片、阻燃聚氨酯泡棉或玻纖氈無法滿足該項(xiàng)要求，氣凝膠憑借優(yōu)異的阻燃和隔熱性能脫穎而出，用于電芯之間、模組之間、或者pack的上蓋板之間，能夠延緩單體電芯熱失控向整個電池系統(tǒng)的傳播。由于對更高能量密度，以及汽車輕量化的追求，電芯間隔熱需要隔熱性能優(yōu)異且占用空間小的材料，氣凝膠隔熱片成為當(dāng)前電芯間隔熱的主流選擇。隨著下游新能源汽車需求帶動，氣凝膠需求將持續(xù)增長。

（3）氣凝膠和下游行業(yè)政策促進(jìn)行業(yè)發(fā)展

2020年我國電動汽車領(lǐng)域首批三項(xiàng)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)出臺，其中《電動汽車用動力蓄電池安全要求》重點(diǎn)強(qiáng)化了電池系統(tǒng)熱安全、機(jī)械安全、電氣安全以及功能安全要求。推動了氣凝膠等隔熱材料在電車領(lǐng)域滲透率的提升。目前以寧德時代、比亞迪為主的國內(nèi)主要電池廠商均已使用氣凝膠作為隔熱材料。同時氣凝膠作為高端新興材料，國內(nèi)持續(xù)出臺相關(guān)政策促進(jìn)技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，如科技部等九部門聯(lián)合發(fā)布了《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022—2030年）》，提出研發(fā)天然固碳建材和氣凝膠等新型建筑材料與結(jié)構(gòu)體系。

2、不利因素

（1）高昂的原料成本和資金門檻限制行業(yè)快速擴(kuò)張

氣凝膠自20世紀(jì)30年代發(fā)明以來一直是研究人員的寵兒，但在應(yīng)用端卻并沒有得到普及。究其原因是氣凝膠的技術(shù)不夠成熟、成本過高，雖近年來技術(shù)明顯突破和終端能化領(lǐng)域需求帶動，氣凝膠商業(yè)化加速，但氣凝膠行業(yè)的仍存在投資規(guī)模較大，需要較高的資金投入的問題。主要由于氣凝膠材料的特殊性質(zhì)，上游硅源和生產(chǎn)設(shè)備的定制和改造也需要較高的成本。這使得一些小型企業(yè)難以進(jìn)入該行業(yè)，限制了行業(yè)的規(guī)模和發(fā)展速度。

（2）產(chǎn)品價格高昂限制下游建筑等領(lǐng)域應(yīng)用需求

氣凝膠的滲透提升難度較大，相較于成本和價格敏感性較低的能化領(lǐng)域，我國下游建筑保溫的內(nèi)外溫差并不大，氣凝膠所帶來的節(jié)能效益或難以覆蓋高昂成本，對傳統(tǒng)保溫材料的替換可能主要集中于少數(shù)對節(jié)能要求高，而對價格敏感度低的項(xiàng)目之中，市場需求短期內(nèi)難以明顯提升，

（3）行業(yè)入局企業(yè)加速布局產(chǎn)能，短期市場競爭風(fēng)險加劇

除外國內(nèi)布局較早的納諾科技和埃力生等未上市企業(yè)外，隨著下游需求的快速提升，多家行業(yè)龍頭企業(yè)開始入局氣凝膠行業(yè)，目前新進(jìn)的企業(yè)的背景包括工程裝備龍頭企業(yè)中國化學(xué)、硅烷龍頭企業(yè)晨光新材、含硫硅烷龍頭企業(yè)宏柏新材、ePTFE膜龍頭企業(yè)泛亞微透等。目前我國氣凝膠市場格局未定，各類型企業(yè)持續(xù)布局產(chǎn)品搶占市場份額，帶動整體產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張，但下游的需求擴(kuò)張較為依托于和能化領(lǐng)域的擴(kuò)張，存在較大的供需錯位風(fēng)險，同時隨著產(chǎn)能加速擴(kuò)張背景下，產(chǎn)品同質(zhì)化背景下未來價格競爭必不可少，企業(yè)經(jīng)營利潤壓力將較大。

八、競爭格局

隨著氣凝膠應(yīng)用市場認(rèn)可度持續(xù)提升，推動我國氣凝膠產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張，布局企業(yè)除傳統(tǒng)航天軍工背景企業(yè)、專注深耕氣凝膠的企業(yè)以外，還包括上游向下延伸的有機(jī)硅企業(yè)，下游隔熱節(jié)能企業(yè)、軍工和汽車配件材料廠商等等。規(guī)劃層面看，氣凝膠產(chǎn)能的擴(kuò)大、競爭的加劇無疑有助于氣凝膠的降本，以實(shí)現(xiàn)更多場景下對傳統(tǒng)絕熱材料的替代。新入局企業(yè)大多為氣凝膠產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)上市公司，均有一定的資金實(shí)力和原料優(yōu)勢等，有望在競爭持續(xù)加劇的氣凝膠搶占一定份額。

細(xì)分氣凝膠企業(yè)類型來看，目前國內(nèi)氣凝膠企業(yè)分為材料和加工兩類型，除了納諾科技和愛彼愛和既可以生產(chǎn)又可以加工氣凝膠制品外，埃力生等企業(yè)則只提供氣凝膠材料給加工廠，通過加工企業(yè)進(jìn)一步加工成制品，加工企業(yè)通常外購氣凝膠材料，再根據(jù)下游客戶的定制化需求加工成特定形狀。

九、發(fā)展趨勢

我國氣凝膠發(fā)展趨勢明顯，表現(xiàn)為技術(shù)深化、成本降低、下游需求替代、產(chǎn)能擴(kuò)張和應(yīng)用拓寬等。未來，將重點(diǎn)發(fā)展和優(yōu)化干燥技術(shù)，制備具有優(yōu)異性能的新型多功能材料，推動SiO2氣凝膠的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。同時，隨著電池隔熱需求的增加，氣凝膠的規(guī)?；a(chǎn)將加速推進(jìn)，市場競爭有望促進(jìn)工藝優(yōu)化和技術(shù)路線迭代，進(jìn)一步降低成本。隨著成本下降，氣凝膠對傳統(tǒng)絕熱材料的替代也將加速。目前，我國氣凝膠行業(yè)產(chǎn)能正加速擴(kuò)張，技術(shù)路線以超臨界法為主，未來應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)拓寬，不僅局限于隔熱材料，還將擴(kuò)大至觸媒、吸附劑、電極、電子等方面，并在軍工、建材、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。