近日，我國第一個(gè)氣凝膠材料方面的國家標準——《納米孔氣凝膠復合絕熱制品》，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模產(chǎn)業(yè)化工廠(chǎng)將在江蘇常州落成，成為我國氣凝膠最大生產(chǎn)廠(chǎng)家之一。我國氣凝膠產(chǎn)能有望突破全球產(chǎn)能1/8，從而改寫(xiě)該領(lǐng)域長(cháng)期由外國公司主導的局面。
我國第一個(gè)氣凝膠材料方面的國家標準文件出臺
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)，我國氣凝膠企業(yè)如雨后春筍般地破土而出，隨著(zhù)我國氣凝膠生產(chǎn)制備工藝的成熟發(fā)展，國際“暗戰”已然悄然打響。在業(yè)內人士看來(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，氣凝膠或將成為我國最有望趕超國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，我國的氣凝膠材料產(chǎn)業(yè)化水平幾乎與世界同步，并且呈現出良好的趕超態(tài)勢。
政策、軍工助陣，我國氣凝膠躋身國際第一梯隊
氣凝膠，是一種具有納米多孔結構的新型材料，1931年由美國NASA的Kistler.S.發(fā)明。因輕若薄霧顏色泛藍，又被稱(chēng)為“藍煙”、“凍結的煙”，創(chuàng )下15項吉尼斯紀錄，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(chēng)成為改變世界的神奇材料，列入20世紀90年代以來(lái)10大熱門(mén)科學(xué)技術(shù)之一，是具有巨大應用價(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，最當銘記的當然是2001年與美國宇航局有密切關(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；而我國氣凝膠研究從上世紀90年代已經(jīng)開(kāi)始，首家商業(yè)化公司成立于2004年。
據公開(kāi)資料顯示，納諾科技有限公司是國內首家進(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絕熱材料，這一成就填補了國內氣凝膠空白，且中國氣凝膠產(chǎn)業(yè)起步幾乎與世界同步。
氣凝膠抵御1000度高溫、呵護嬌艷的鮮花
“在氣凝膠研發(fā)方向上當前國際和國內是一致的，近年來(lái)國內的研發(fā)已經(jīng)開(kāi)始迎頭趕上，并且勢頭強勁，或許在不久的將來(lái)要超越國際水平。因為目前許多發(fā)達國家已經(jīng)將環(huán)境治理的很好，在節能減排方面對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，現任美國德克薩斯大學(xué)達拉斯分校機械工程系教授、副系主任，也是美國航空航天學(xué)會(huì )通訊院士。魯教授雖在國外從事氣凝膠研究多年，但一直密切關(guān)注著(zhù)國內氣凝膠的研發(fā)應用進(jìn)程。
正是得益于我國近年來(lái)不斷推行的節能減排政策以及經(jīng)濟體量的迅速擴大，我國氣凝膠企業(yè)嗅覺(jué)靈敏地搭上國際早班車(chē)，且在制備工藝研發(fā)方面絲毫沒(méi)有掉隊。
另一方面，因其軍民兩用的屬性，我國近年推行的“軍民融合”給了氣凝膠更多的發(fā)展機會(huì )。
2016年8月，氣凝膠中國航天科工三院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)國際研發(fā)中心，力圖打造國際先進(jìn)、國內領(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
魯紅兵教授認為，國內正是有306所、北建這樣一批軍工、國企聯(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，而這正是國外企業(yè)無(wú)法比擬的優(yōu)勢。
今年4月7日，2017全國氣凝膠材料創(chuàng )新應用研討會(huì )在京召開(kāi)。工信部原材料司建材處相關(guān)人員表示，當前制約氣凝膠大規模應用的因素是價(jià)格和生產(chǎn)工藝，下一步將鼓勵科研機構和代表性企業(yè)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研用的平臺建設，加快推進(jìn)氣凝膠應用示范工程。
氣凝膠市場(chǎng)明朗，搶占絕熱材料市場(chǎng)金字塔塔尖
每一項新技術(shù)出現后，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)現量產(chǎn)，氣凝膠一直被鎖在實(shí)驗室中。
國佳新材董事長(cháng)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)是不計成本的，在民用產(chǎn)品上就必須考慮性?xún)r(jià)比。”
如今，國內多家氣凝膠企業(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)規模預測（億美元）
Allied市場(chǎng)研究公司之前發(fā)布的報告稱(chēng)，全球氣凝膠的市場(chǎng)價(jià)值到2020年可達18.966億美元，從2014~2020年的年復合增長(cháng)率為36.4%。隨著(zhù)氣凝膠材料在新應用領(lǐng)域探索的持續進(jìn)步，市場(chǎng)增長(cháng)動(dòng)力會(huì )進(jìn)一步增強。
如果說(shuō)石墨烯是目前最好的導電導熱材料，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)為勝利油田節省隔熱管更新費用1080萬(wàn)元。
國家新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規劃指出，保溫材料產(chǎn)值將達1200億。預計進(jìn)入“十三五”節能環(huán)保產(chǎn)業(yè)將繼續獲得快速發(fā)展。
全球絕熱材料與氣凝膠市場(chǎng)規模預測對比（億美元）
浙江圣諾節能公司推斷，預計2015年到2020年氣凝膠材料將在工業(yè)和設備領(lǐng)域獲得大批量應用，2020年開(kāi)始全面替換傳統工業(yè)保溫材料，分享國內每年約500多億的市場(chǎng)。預計2020年開(kāi)始，氣凝膠材料在建筑領(lǐng)域將開(kāi)始大規模的應用，2025年將全面替代傳統建筑保溫材料，分享國內每年1000多億的市場(chǎng)。
對此，國佳新材董事長(cháng)王海波表示：“國佳新材旗下的中凝科技前不久剛中標了京能集團的熱力管道保溫項目，合同金額2600.4萬(wàn)元，氣凝膠在工業(yè)節能領(lǐng)域的廣闊市場(chǎng)仍有待開(kāi)發(fā)。”
英雄所見(jiàn)略同，浙江紹興圣諾節能技術(shù)有限公司總經(jīng)理金承黎認為，一旦氣凝膠材料生產(chǎn)成本得以顯著(zhù)下降，市場(chǎng)價(jià)格也會(huì )下降，市場(chǎng)規模將會(huì )急劇擴大。如此，二氧化硅氣凝膠將革命性地替代傳統絕熱材料。
2020年氣凝膠市場(chǎng)份額
2025年氣凝膠市場(chǎng)份額
當然，氣凝膠擁有諸多優(yōu)異的性能，應用領(lǐng)域眾多，從高大上的航天軍工到接地氣的節能建材，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)域的節能降耗應該是氣凝膠行業(yè)革命的主戰場(chǎng)。
國產(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(mén)總裁RaimarJahn曾說(shuō)，“阿斯彭優(yōu)越的氣凝膠技術(shù)平臺可以幫助巴斯夫進(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)高效保溫材料的應用。”
據統計，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。伴隨著(zhù)氣凝膠產(chǎn)能最大廠(chǎng)家阿斯彭公司與國際材料企業(yè)巨頭巴斯夫簽署獨家供應和共同發(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，我國國內生產(chǎn)基礎原材料氣凝膠的企業(yè)，年產(chǎn)量大多低于1000立方米。這就導致我國氣凝膠市場(chǎng)長(cháng)期被外國公司主導。
今年1月，弘大科技（北京）有限公司打造的1萬(wàn)立方米氣凝膠國內最大生產(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模產(chǎn)業(yè)化工廠(chǎng)將在江蘇常州落成。
屆時(shí)，宏大科技將成為我國氣凝膠最大生產(chǎn)廠(chǎng)家之一，我國氣凝膠產(chǎn)能將突破全球產(chǎn)能1/8，從而改寫(xiě)該領(lǐng)域長(cháng)期由外國公司主導的局面。
弘大科技董事長(cháng)李光武表示，弘大科技用獨創(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%，對于在我國快速推廣氣凝膠這一新型材料有著(zhù)重要意義。
保溫隔熱氣凝膠氈在工業(yè)管道中的運用
中國氣凝膠市場(chǎng)隨著(zhù)應用領(lǐng)域不斷開(kāi)發(fā)，一直以高于國際平均水平的速度迅速擴張。據統計，2014年國內氣凝膠產(chǎn)量大約為8500立方米，進(jìn)口產(chǎn)品大約1500立方米，市場(chǎng)規模大約為1.82億元；而2015年則是我國氣凝膠行業(yè)發(fā)展突變的一年，產(chǎn)能與市場(chǎng)同步實(shí)現翻番！
浙江紹興圣諾節能技術(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)現量產(chǎn)的氣凝膠企業(yè)擴產(chǎn)，使市場(chǎng)規模達到3.30億元。
2020年國內氣凝膠市場(chǎng)規模（億萬(wàn)元）
金承黎認為，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)內的優(yōu)勢企業(yè)。
2017全國氣凝膠材料創(chuàng )新應用研討會(huì )與會(huì )專(zhuān)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，其中中國氣凝膠市場(chǎng)前景非常廣闊，我國氣凝膠技術(shù)水平已達到國際領(lǐng)先，且國家對氣凝膠的產(chǎn)業(yè)支持政策力度強大。目前，氣凝膠剛剛開(kāi)始進(jìn)入大規模應用階段，預計從今年起氣凝膠產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)發(fā)展拐點(diǎn)。
當前，中國科研院所在氣凝膠領(lǐng)域研究的深度和廣度，中國企業(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，資本熱潮也競相涌進(jìn)氣凝膠領(lǐng)域。
熱潮過(guò)后，我們更應看清發(fā)展氣凝膠產(chǎn)業(yè)的初衷。氣凝膠從工藝到產(chǎn)業(yè)化，都能與國際水平相提并論，是我國眾多新材料行業(yè)比較有優(yōu)勢的一個(gè)產(chǎn)業(yè)，但它的后續發(fā)展更應注重應用問(wèn)題，找到性?xún)r(jià)比合適的領(lǐng)域比如何做好氣凝膠更重要。
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