氣凝膠市場應(yīng)用情況、成本解析及主要企業(yè)(2020年)課件

1、氣凝膠市場應(yīng)用情況、成本解析及主要企業(yè)(2020年)氣凝膠市場應(yīng)用情況、成本解析及主要企業(yè)(2020年)2圖表目錄圖 1：SiO2 氣凝膠材料5 圖 2：氣凝膠行業(yè)的發(fā)展歷程6 圖 3：中國氣凝膠專利申請人數(shù)量趨勢7 圖 4：氣凝膠的分類8 圖 5：Al2O3 氣凝膠材料10 圖 6：氣凝膠制備工11 圖 7：氣凝膠玻璃纖維氈（左）及陶瓷纖維氈（右）13 圖 8：新型的氣凝膠隔熱氈（1-膨體聚四氟乙烯復(fù)合層；2-纖維增強二氧化硅氣凝膠復(fù)合層；3-保護層）. 13圖 9：SiO2 氣凝膠保溫復(fù)合面料15圖 10：氣凝膠材料的應(yīng)用領(lǐng)域 16 圖 11：氣凝膠材料 2019-2029 年下游市場變化

2、 17 圖 12：蒸餾塔氣凝膠外保溫材料 17 圖 13：氣凝膠氈在長輸蒸汽管道（1km）經(jīng)濟效益 18 圖 14：氣凝膠氈在地上管道（1km）經(jīng)濟效益 18 圖 15：氣凝膠保溫材料所需的厚度或間距較小 19 圖 16：大型石化企業(yè)均逐漸采用氣凝膠材料作為保溫材料 19 圖 17：未來我國煉油能力或仍將保持大幅增長（單位：萬噸/年） 20 圖 18：2016-2025 年全球三元正極出貨量及預(yù)測（單位：萬噸） 21 圖 19：SiO2 氣凝膠玻纖氈復(fù)合材料在電池包中應(yīng)用場景示意圖 21 圖 20：氣凝膠復(fù)合材料在客車中的應(yīng)用 22 圖 21：氣凝膠阻燃材料在客車中的應(yīng)用 23 圖 22：氣凝

3、膠保溫裝飾一體板 24 圖 23：墻體保溫材料分類 24 圖 24：我國房屋竣工面積及同比增速 25 圖 25：2015-2019 年全球涂料需求與同比增速 26 圖 26：涂料按用途分為三大類 26 圖 27：氣凝膠涂料的優(yōu)勢 27 圖 28：2018 年我國涂料分類 27 圖 29：氣凝膠玻璃 28 圖 30：氣凝膠材料與普通衣物填充物熱導(dǎo)率對比 28 圖 31：氣凝膠成衣與常規(guī)羽絨服厚度對比 29 圖 32：Primaloft 保溫棉纖維示意圖 29 圖 33：氣凝膠聚酯纖維 29 圖 34：氣凝膠產(chǎn)業(yè)鏈 30 圖 35：氣凝膠產(chǎn)業(yè)鏈成本分布 30 圖 36：中國多晶硅產(chǎn)量 32 圖 3

4、7：中國多晶硅價格 32 圖 38：2019 全球功能性硅烷消費結(jié)構(gòu) 33 圖 39：2019 全球功能性硅烷產(chǎn)能分布 33 圖 40：2018 美國功能性硅烷企業(yè)產(chǎn)能（萬噸） 33 圖 41：我國功能性硅烷產(chǎn)量消費量（萬噸） 34 圖 42： 我 國 功 能 性 硅 烷 進 出 口 量 （ 萬 噸 ） 344圖表目錄3圖 43：功能性硅烷開工率 34圖 44：2018 我國功能性硅烷進口品種 35 圖 45：2018 我國功能性硅烷出口品種 35 圖 46：不同生命周期的氣凝膠企業(yè) 36 圖 47：Aspen Aerogel 產(chǎn)品銷售地區(qū)分布 37 圖 48：Aspen Aerogel 營收

5、、凈利潤（萬美元） 37 圖 49：Aspen Aerogels 專利數(shù)量（張） 39 圖 50：氣凝膠企業(yè)研發(fā)支出占比 39 圖 51：Cabot 產(chǎn)品銷售國家分布（百萬美元） 40 圖 52：2019 Cabot 特殊化學(xué)品銷售地區(qū)分布 40 圖 53：Armacell 高級絕緣材料銷售（百萬美元） 41 圖 54：Armacell 高級絕緣材料應(yīng)用領(lǐng)域 41 圖 55：全球氣凝膠行業(yè)市場規(guī)模 42 圖 56：氣凝膠產(chǎn)品分類 42 圖 57：中國二氧化硅氣凝膠行業(yè)市場規(guī)模 43 圖 58：中國凝膠制品進出口 43 圖 59：SiO2 氣凝膠與 ePTFE 膜復(fù)合材料應(yīng)用場景示意圖 45 圖

6、 60：SiO2 氣凝膠玻纖氈復(fù)合材料在電池包中應(yīng)用場景示意圖 46表 1：氣凝膠相關(guān)政策逐步完善 7 表 2：主要氣凝膠特點及其應(yīng)用 8 表 3：超臨界與常壓干燥技術(shù)的對比 12 表 4：涂覆氣凝膠材料后的隔熱性能對比 14 表 5：氣凝膠復(fù)合材料相關(guān)專利 15 表 6：氣凝膠材料在國內(nèi)新能源汽車市場的規(guī)模預(yù)測 22 表 7：氣凝膠材料在全球新能源汽車市場的規(guī)模預(yù)測 22 表 8：氣凝膠復(fù)材在建筑保溫材料中性能優(yōu)異 23 表 9：氣凝膠涂料專利方法舉例 27 表 10：氣凝膠技術(shù)突破歷程 31 表 11：Aspen Aerogel 產(chǎn)品信息 37 表 12：Aspen Aerogels 產(chǎn)品

7、應(yīng)用領(lǐng)域 38 表 13：Cabot 氣凝膠產(chǎn)品信息 40 表 14：AJA 氣凝膠產(chǎn)品信息 41 表 15：氣凝膠國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)能 43 表 16：以埃力生為例，氣凝膠產(chǎn)品 44 表 17：泛亞微透與可比公司估值對比 465圖 43：功能性硅烷開工率 341.氣凝膠概述氣凝膠是一種隔熱性能優(yōu)異的固體材料，具有高比表面積，納米級孔洞，低密度等 特殊的微觀結(jié)構(gòu)，基于這些結(jié)構(gòu)在熱學(xué)方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。它的導(dǎo)熱率0.012mw/mk、密度0.16mg/cm3、比表面積在 400-1000m2/g、孔隙率為 90-99.8%， 它化學(xué)性能穩(wěn)定，內(nèi)部體積 99%由氣體組成，是目前已知密度最小的固體。圖 1

8、：SiO2 氣凝膠材料1.1. 氣凝膠的產(chǎn)業(yè)化日趨成熟氣凝膠從發(fā)現(xiàn)至今已經(jīng)經(jīng)歷過三次產(chǎn)業(yè)化，目前正處在第四次產(chǎn)業(yè)化浪潮的快速發(fā) 展中。氣凝膠誕生于 1931 年，由 Steven.S.Kistler 在 Nature 雜志上發(fā)表共聚擴散 氣凝膠與果凍標(biāo)志著氣凝膠的發(fā)現(xiàn)。也正是 Kistler 首次通過乙醇超臨界干燥技術(shù)， 制備出世界上第一塊氣凝膠SiO2 氣凝膠。第一次產(chǎn)業(yè)化發(fā)生在 20 世紀(jì) 40 年代早期，但是由于高昂的成本，第一次產(chǎn)業(yè)化最 終失敗。美國孟山都公司（MonsantoCorp.)與 Kistler 合作生產(chǎn)名為 Santocel 的氣凝 膠粉體，用來作化妝品、硅橡膠添加劑、凝

9、固汽油增稠劑等。但因為高昂的制造成 本及應(yīng)用開發(fā)的滯后，孟山都公司于 20 世紀(jì) 70 年代終止了氣凝膠項目。第二次產(chǎn)業(yè)化浪潮中，出現(xiàn)了不同技術(shù)方向的典型代表。（1）1984 年，瑞典 Airglass 公司使用甲醇超臨界技術(shù)，該材料用于切倫科夫探測器；2（ ）1989 年，美國 Thermalux 公司使用 CO 超臨界技術(shù)，由于經(jīng)營不善，項目終止；（3）1992 年，德國 Hoechst 公司以常壓干燥技術(shù)生產(chǎn)氣凝膠粉體，推動其在隔熱涂料、消光劑等多個領(lǐng)域的應(yīng) 用；（4）2003 年，同濟大學(xué)開始發(fā)表常壓干燥的研究論文，中國技術(shù)工作者在常壓 干燥領(lǐng)域的投入逐步增多。第三次產(chǎn)業(yè)化發(fā)生在 21

10、 世紀(jì)初，在這次產(chǎn)業(yè)化中誕生了著名的 Aspen Aerogel 和Cabot 公司。1999 年美國 Aspen Systems 公司承接美國宇航局的課題，成功制備出 纖維復(fù)合的氣凝膠超級絕熱材料。2001 年正式成立了 Aspen Aerogel 公司進行氣凝41.氣凝膠概述圖 1：SiO2 氣凝膠材料1.1. 膠的商業(yè)化運作，開始將氣凝膠絕熱氈推廣應(yīng)用至航天軍工、以及石化領(lǐng)域。由此 開啟了氣凝膠材料第三次產(chǎn)業(yè)化浪潮，氣凝膠終于找到了一個好的商業(yè)化產(chǎn)品模 型。2003 年全球領(lǐng)先的特種化學(xué)品和高性能材料公司 Cabot 通過兼并德國 Hoechst，掌握了常壓干燥制備 SiO2 氣凝膠材料

11、的生產(chǎn)技術(shù)，成立了氣凝膠專業(yè)公司，主要產(chǎn)品為氣凝膠粉體顆粒，作為涂料添加劑或采光玻璃中的填充層應(yīng)用。2004 年國內(nèi)開 始出現(xiàn)從事氣凝膠材料產(chǎn)業(yè)化研究的企業(yè)。第四次產(chǎn)業(yè)化主要發(fā)生在國內(nèi)，隨著氣凝膠工藝成本的降低和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴 大，一些新興應(yīng)用不斷開發(fā)出來，氣凝膠市場日益成熟。2010 年開始，國內(nèi)首批氣 凝膠生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)成功開拓了工業(yè)設(shè)備管道節(jié)能、新能源汽車安全防護、軌交車廂 及船體防火隔熱保溫的應(yīng)用市場。2017 年，我國發(fā)布了納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制 品（GB/T34336-2017）國家標(biāo)準(zhǔn)；同年，氣凝膠被列入國家重點節(jié)能低碳技術(shù)推 廣目錄。2019 年，我國氣凝膠產(chǎn)量 7.82 萬立

12、方米，2019 年我國氣凝膠市場規(guī)模約 為 11.23 億元。圖 2：氣凝膠行業(yè)的發(fā)展歷程1.2. 國內(nèi)氣凝膠產(chǎn)業(yè)逆境崛起氣凝膠產(chǎn)業(yè)逆境崛起，國內(nèi)不斷重視并快速發(fā)展。2016 年，美國阿斯彭氣凝膠股份 有限公司（Aspen Aerogels）向美國國際貿(mào)易委員會（ITC）提起了 337 調(diào)查申請， 稱來自中國的兩家企業(yè)的產(chǎn)品侵犯其復(fù)合氣凝膠隔熱材料和制造方法相關(guān)的專利 權(quán)，請求 ITC 發(fā)布一般排除令（或有限排除令）和禁止令。2018 年，ITC 對氣凝膠 隔熱復(fù)合材料及其制造工藝做出 337 調(diào)查部分終裁：裁定兩家中國公司存在侵犯知 識產(chǎn)權(quán)的行為。此次調(diào)查事件引起了國內(nèi)氣凝膠行業(yè)及科研人員對

13、氣凝膠專利產(chǎn)權(quán) 的高度重視。2010 年之后專利和申請人數(shù)量增長迅速。從專利檢索數(shù)據(jù)來看，氣凝膠專利申請中 年度新增的申請人數(shù)量逐年快速增加，每年有大量新增申請人涌入氣凝膠領(lǐng)域。從 國內(nèi)氣凝膠專利申請人排名來看，排名前二十位的，三分之二為高校和科研院所， 企業(yè)申請人相對較少，且平均專利申請數(shù)量不到 50，授權(quán)發(fā)明量更少。從發(fā)明專利 的技術(shù)方向來看，目前主要集中在氣凝膠制備工藝及設(shè)備上，這也是氣凝膠產(chǎn)業(yè)化 的需要重點突破的方向。從國內(nèi)氣凝膠專利申請情況來看，氣凝膠產(chǎn)業(yè)目前處于產(chǎn) 業(yè)化初期，已經(jīng)有大批企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)涌入這一領(lǐng)域。5膠的商業(yè)化運作，開始將氣凝膠絕熱氈推廣應(yīng)用至航天軍工、以及石圖 3：

14、中國氣凝膠專利申請人數(shù)量趨勢政策支持逐步明確，氣凝膠推手頻出。國際頂級權(quán)威學(xué)術(shù)雜志科學(xué)雜志在第 250期將氣凝膠被列為十大熱門科學(xué)技術(shù)之一，稱之為可以改變世界的多功能新材料。2014 年和 2015 年，發(fā)改委連續(xù)兩年將氣凝膠材料列為國家重點節(jié)能低碳技術(shù)推 廣目錄，開始了對氣凝膠材料的初步推廣應(yīng)用。2018 年 6 月氣凝膠被列入建材新 興產(chǎn)業(yè)，同年 9 月發(fā)布第一個氣凝膠材料方面的國家標(biāo)準(zhǔn)，2019 年 12 月國家發(fā)改 委發(fā)布文件鼓勵氣凝膠節(jié)能材料，2020 年 11 月，氣凝膠保溫隔熱涂料系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)啟用，有利于規(guī)范氣凝膠保溫隔熱涂料在建筑工程中的應(yīng)用，為建筑領(lǐng)域新建、 擴建和既有建筑改

15、造工程中氣凝膠應(yīng)用的設(shè)計、施工和驗收提供了技術(shù)保證。表 1：氣凝膠相關(guān)政策逐步完善時間部門文件內(nèi)容2019 年 12 月國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019 年本）鼓勵氣凝膠節(jié)能材料2018 年 12 月工業(yè)和信息化部、國防科工局軍用技術(shù)轉(zhuǎn)民用推廣目錄和民參軍技術(shù)與產(chǎn)品推薦目錄納米孔二氧化硅氣凝膠巖棉復(fù)合保溫板入圍 2018 年度“軍轉(zhuǎn)民”目錄2018 年 11 月國家統(tǒng)計局戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(2018)氣凝膠及其制品、真空絕熱板被列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類重點產(chǎn)品和服務(wù)項2018 年 9 月中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制品我國第一個氣凝膠材料方面的國家標(biāo)準(zhǔn)201

16、8 年 6 月中國建筑材料聯(lián)合會中國制造2025中國建材制造業(yè)發(fā)展綱要氣凝膠被列入建材新興產(chǎn)業(yè)中2016 年 12 月國務(wù)院辦公廳關(guān)于成立國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組的通知成立國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組，推動新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展2016 年 3 月全國人大財政經(jīng)濟委員會、國家發(fā)展和改革委 員會中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā) 展第十三個五年規(guī)劃綱要支持新材料類新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，突破相關(guān) 核心技術(shù)2015 年 5 月國務(wù)院辦公廳中國制造 2025提出發(fā)展高性能結(jié)構(gòu)材料、功能性高分子材料料和先進復(fù)合材料2012 年工信部新材料產(chǎn)業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃支持建設(shè)新材料工程研發(fā)平臺和公共服務(wù)平臺6圖 3：中國氣凝膠專利申請

17、人數(shù)量趨勢政策支持逐步明確，氣凝膠2020 年 9 月，國家主席習(xí)近平在聯(lián)合國大會上講話，表示中國二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取 2060 年前實現(xiàn)碳中和，這一承諾意味著未來碳排放量需要比目前減少 90%以上，發(fā)展氣凝膠等新興材料順應(yīng)趨勢。據(jù)中國石油管道科 技研究中心評估，以 350蒸汽管道的保溫應(yīng)用為例，相比于傳統(tǒng)保溫材料，氣凝 膠的保溫厚度減少 2/3，節(jié)約能耗 40%以上，每公里管道每年可減少二氧化碳排放125 噸。隨著氣凝膠行業(yè)進入企業(yè)不斷增多，產(chǎn)品應(yīng)用不斷擴寬，市場規(guī)模不斷擴大，技術(shù) 研發(fā)速度加快，產(chǎn)品價格顯著降低，行業(yè)領(lǐng)先的公司進入快速增長階段，目前國內(nèi) 尚沒有

18、一家企業(yè)形成穩(wěn)固的龍頭地位，掌握低成本核心技術(shù)和一定市場資源的企業(yè) 將獲得巨大發(fā)展空間，整個行業(yè)將進入快速發(fā)展的窗口期。1.3. 氣凝膠的種類氣凝膠可分為無機氣凝膠、有機氣凝膠、混合氣凝膠和復(fù)合氣凝膠。常見的氣凝膠 主要是硅氣凝膠、碳?xì)饽z和二氧化硅氣凝膠，新進發(fā)展的氣凝膠主要是氧化石墨 烯氣凝膠、富勒烯氣凝膠和纖維/二氧化硅氣凝膠。圖 4：氣凝膠的分類目前市場上常見的以及研究較多的可分為氧化物氣凝膠材料、炭氣凝膠材料（耐高 溫性可達 3000）和碳化物氣凝膠材料。表 2：主要氣凝膠特點及其應(yīng)用名稱特點應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)情況SiO2具有孔隙率高、比表面積大、熱導(dǎo)率低等特點主要應(yīng)用于航空航天、軍事、電

19、子、建筑、家電和工業(yè)管道等領(lǐng) 域的保溫隔熱。SiO2 氣凝膠是目前隔熱領(lǐng)域研究最多也是較為成熟的一種高溫氣凝膠氧化 物 氣 凝 膠 材 料ZrO2孔隙率極高，固體所占的體積比很低，使氣凝膠的熱導(dǎo)率很 低高溫隔熱保溫材料方面具有極大的應(yīng)用潛力目前關(guān)于ZrO2 氣凝膠應(yīng)用于隔熱領(lǐng)域的報道還比較少，研究者主要致力于 ZrO2 氣凝膠制備工藝的研究具有納米多孔結(jié)構(gòu)、使其具有更輕質(zhì)量、更小體積達到等效 的隔熱效果，同時具有高孔隙 率，高比表面積和開放的織態(tài) 結(jié)構(gòu)用作高壓絕緣材料，高速或低俗集成電路的襯底材料，真空電極 的隔離介質(zhì)以及超級電容器氧化鋁氣凝膠材料的制備方法主要有鋁醇鹽法和無機鋁鹽法兩種。Al

20、2O372020 年 9 月，國家主席習(xí)近平在聯(lián)合國大會上講話，表示炭氣凝膠材料在惰性及真空氛圍下高達 2000的耐溫性，石墨化后耐 溫性能甚至能達到 3000。主要應(yīng)用于高溫隔熱保溫材料 方面有氧情況，炭氣凝膠在 350以上便 發(fā)生氧化，成為其制備和應(yīng)用難點碳化物氣凝膠材 料具備極好的抗氧化性能國內(nèi)外對于碳化物氣凝膠的研究還 相對較少，特別是對于成形性良好的塊狀碳化物氣凝膠的研究尚處于初 始階段。1.3.1. 氧化物氣凝膠材料氧化物氣凝膠材料在高溫區(qū)（1000）容易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變及顆粒的燒結(jié)，其耐溫 性相對較差，但是其在中高溫區(qū)（1000）具備較低的熱導(dǎo)率。氧化物氣凝膠材 料主要有 SiO2、

21、Al2O3、TiO2、ZrO2、CuO 等。SiO2 氣凝膠材料SiO2 氣凝膠是目前隔熱領(lǐng)域研究最多也是較為成熟的一種耐高溫氣凝膠，其孔隙率 高達 80%99.8%，孔洞的典型尺寸為 1100nm，比表面積為 2001000m2/g，而密度 可低達 3kg/m3，室溫?zé)釋?dǎo)率可低達 12m.W/（mK）。SiO2 氣凝膠材料通常是將與 紅外遮光劑以及增強體進行復(fù)合，以提高 SiO2 氣凝膠的隔熱和力學(xué)性能，使其既具 有實用價值的納米孔超級絕熱材料，同時還兼有良好的隔熱和力學(xué)性能，主要應(yīng)用 于航空航天、軍事、電子、建筑、家電和工業(yè)管道等領(lǐng)域的保溫隔熱。常用的紅外 遮光劑有碳化硅、TiO2（金紅石

22、型和銳鈦型）、炭黑、六鈦酸鉀等；常用的增強材料 有陶瓷纖維、無堿超細(xì)玻璃纖維、多晶莫來石纖維、硅酸鋁纖維、氧化鋯纖維等。ZrO2 氣凝膠材料與 SiO2 氣凝膠材料相比，ZrO2 氣凝膠的高溫?zé)釋?dǎo)率更低，更適宜于高溫段的隔熱 應(yīng)用，在作為高溫隔熱保溫材料方面具有極大的應(yīng)用潛力。ZrO2 氣凝膠材料的孔徑 小于空氣分子的平均自由程，在氣凝膠中沒有空氣對流，孔隙率極高，固體所占的 體積比很低，使氣凝膠的熱導(dǎo)率很低。目前關(guān)于 ZrO2 氣凝膠應(yīng)用于隔熱領(lǐng)域的報道 還比較少，研究者主要致力于 ZrO2 氣凝膠制備工藝的研究。Al2O3 氣凝膠材料氧化鋁氣凝膠材料具有納米多孔結(jié)構(gòu)、使其具有更輕質(zhì)量、更小

23、體積達到等效的隔 熱效果，同時具有高孔隙率、高比表面積和開放的織態(tài)結(jié)構(gòu)，在催化劑和催化載體方面具有潛在的應(yīng)用價值。氧化鋁氣凝膠還可用作高壓絕緣材料，高速或超速集成電路的襯底材料，真空電極的隔離介質(zhì)以及超級電容器。8炭氣凝膠材料在惰性及真空氛圍下高達 2000的耐溫性，石墨圖 5：Al2O3 氣凝膠材料1.3.2. 炭氣凝膠與碳化物凝膠材料炭氣凝膠最大的特點就是其在惰性及真空氛圍下高達 2000的耐溫性，石墨化后耐 溫性能甚至能達到 3000，而且炭氣凝膠中的炭納米顆粒本身就具備對紅外輻射極 好的吸收性能，從而產(chǎn)生類似于紅外遮光劑的效果，因此其高溫?zé)釋?dǎo)率較低。但是 在有氧條件下，炭氣凝膠在 35

24、0以上便發(fā)生氧化，這使得其在高溫隔熱領(lǐng)域的應(yīng) 用受到了極大地限制。隨著 SiC、MoSi2、HfSi2、TaSi2 等高抗氧化性涂層的發(fā)展， 在炭氣凝膠材料表面涂覆致密的抗氧化性涂層，阻止氧氣的進一步擴散，將使該材 料具備極大的應(yīng)用前景。碳化物材料具備極好的抗氧化性能，但是其本身熱導(dǎo)率較高，將其制成含有三維立 體網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的氣凝膠，可以極大地降低材料的熱導(dǎo)率，進一步提高材料的隔熱性 能。目前國內(nèi)外對于碳化物氣凝膠的研究還相對較少，特別是對于成形性良好的塊 狀碳化物氣凝膠的研究尚處于初始階段，對于其作為高效隔熱材料的研究也較為匱 乏，僅限于對該材料的制備與表征。1.4. SiO2 氣凝膠的制備由

25、于 SiO2 氣凝膠是目前產(chǎn)業(yè)化最成熟的產(chǎn)品，該類氣凝膠的制備包括兩種方法：干 燥法和溶膠-凝膠法。目前產(chǎn)業(yè)化中主要使用的技術(shù)是干燥技術(shù)。9圖 5：Al2O3 氣凝膠材料1.3.2. 炭氣凝膠圖 6：氣凝膠制備工1.4.1. 干燥技術(shù)目前產(chǎn)業(yè)化中主要使用的技術(shù)是超臨界干燥技術(shù)和常壓干燥技術(shù)，其他尚未實現(xiàn)批 量生產(chǎn)技術(shù)還有真空冷凍干燥、亞臨界干燥等。超臨界干燥技術(shù)是最早實現(xiàn)批量制備氣凝膠技術(shù)，已經(jīng)較為成熟，也是目前國內(nèi)外 氣凝膠企業(yè)采用較多的技術(shù)。超臨界干燥可以實現(xiàn)凝膠在干燥過程中保持完好骨架 結(jié)構(gòu)。常壓干燥技術(shù)一種新型的氣凝膠制備工藝，是當(dāng)前研究最活躍，發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮臍?凝膠批產(chǎn)技術(shù)。其原理是

26、采用疏水基團對凝膠骨架進行改性，避免凝膠孔洞表面的 硅羥基相互結(jié)合并提高彈性，同時采用低表面張力液體臵換凝膠原來高比表面積的 水或乙醇從而可以在常壓下直接干燥獲得性能優(yōu)異的氣凝膠材料。10圖 6：氣凝膠制備工1.4.1. 干燥技術(shù)1211表 3：超臨界與常壓干燥技術(shù)的對比干燥技術(shù)設(shè)備投入生產(chǎn)成本產(chǎn)品性能技術(shù)門檻拓展空間超臨界干燥需要高壓釜，一般工作壓力高達 720MPa，屬于特 種設(shè)備中的壓力 容器，設(shè)備系統(tǒng)較 為復(fù)雜，運行和維 護成本也較高硅源：采用有機硅源，價格較為昂 貴，但是純度高， 工藝適應(yīng)性好； 設(shè)備折舊：較高； 能耗方面：干燥系 統(tǒng)耗電較高，蒸汽 消耗方面兩者差 別不大。超臨界干燥

27、技術(shù)的生產(chǎn)效率、安全 性，乃至工藝變更 都對設(shè)備系統(tǒng)有 較高依賴度，如果 設(shè)備廠家提供設(shè) 備系統(tǒng)較為成熟 可靠，業(yè)主進入技 術(shù)門檻相對較低。采用超臨界干燥技術(shù)的設(shè)備設(shè)備 投入將高達數(shù)十 億，十分不利于氣 凝膠企業(yè)的做大 做強。產(chǎn)品沒有任何顯著或?qū)嵸|(zhì)意義的 區(qū)別，在非二氧化 硅硅氣凝膠制備方面，超臨界干燥工藝要成熟很多， 不過還沒有量產(chǎn) 的報道。常壓干燥采用常規(guī)的常壓設(shè)備，設(shè)備投入 低，設(shè)備系統(tǒng)也較 為簡單硅源：可采用水玻璃，價格低廉，但 是雜質(zhì)較多，去除 雜質(zhì)的工藝較為 繁瑣；設(shè)備折舊：較低；能耗方面：干燥系 統(tǒng)耗電較低常壓干燥技術(shù)設(shè)備的投資門檻較 低，但是技術(shù)門檻 卻較高，對配方的 設(shè)計和流

28、程組合 優(yōu)化有較高要求， 如果技術(shù)不過關(guān)， 不僅生產(chǎn)成本可 能高于超臨界，甚 至于性能指標(biāo)也 不能達到要求。隨著規(guī)模擴大，投入產(chǎn)出比會進一 步提高，可以較少 投資獲得較大生 產(chǎn)規(guī)模，因而更能 適應(yīng)未來大生產(chǎn) 的需要。相比超臨界干燥技術(shù)，常壓干燥技術(shù)在設(shè)備投入、硅源上均具有顯著的成本優(yōu)勢， 在技術(shù)上存在一定的門檻，適合于后期氣凝膠的大規(guī)模量產(chǎn)。溶膠-凝膠法通過硅源物質(zhì)的水解和縮聚獲得具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 SiO2 凝膠，反應(yīng)生成以Si-O-Si為主體的聚合物，再經(jīng)過老化階段后，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠。在凝膠形成 的過程中，部分水解的有機硅發(fā)生縮聚反應(yīng)，縮聚的硅氧鏈上未水解的基團可繼續(xù) 水解。通過調(diào)節(jié)反

29、應(yīng)溶液的酸堿度，控制水解-縮聚過程中水解反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的相 對速率，可得到凝膠結(jié)構(gòu)。在酸性條件下（pH=2.0-5.0），水解速率較快，有利于成 核反應(yīng)形成較多的核；在堿性條件下，有利于核的長大及交聯(lián)，易形成致密的膠體 顆粒。強堿性或高溫條件下 SiO2 的溶解度增大，使最終凝膠結(jié)構(gòu)形成膠粒聚集體。氣凝膠改性賦予其更強性能氣凝膠材料本身具有強度低、脆性高的缺點，為了克服這一缺點，需要對氣凝膠材 料進行改性，這是目前最重要的工藝，通過改性可賦予氣凝膠材料不同性能。目前 氣凝膠材料改性最常用的方法就是摻雜，即加入摻雜劑或者增強增韌材料，制備 復(fù)合氣凝膠材料。復(fù)合氣凝膠材料的制備方法通常有兩種：一種

30、是在凝膠過程前加入摻雜材料；另一13表 3：超臨界與常壓干燥技術(shù)的對比干燥技術(shù)設(shè)備投入生產(chǎn)成種是先制備氣凝膠顆?；蛘叻勰偌尤霌诫s材料和黏結(jié)劑，經(jīng)模壓或注塑成型制 成二次成型的復(fù)合體。常用的摻雜材料有玻璃纖維、莫來石纖維、巖棉、硅酸鋁纖 維等。摻雜材料種類的選擇主要依氣凝膠復(fù)合材料的應(yīng)用目的而定。氣凝膠可與玻璃纖維、陶瓷纖維或者碳纖維進行復(fù)合，提高體系的結(jié)合力，使表面 不易脆裂粉化。常見的產(chǎn)品如，氣凝膠玻璃纖維氈、氣凝膠陶瓷纖維氈、預(yù)氧化纖 維等，該類產(chǎn)品主要應(yīng)用于管道爐體等保溫隔熱，可取代聚氨酯泡沫、石棉保溫墊、 硅酸鹽纖維等不環(huán)保、保溫性能差的傳統(tǒng)柔性保溫材料。圖 7：氣凝膠玻璃纖維氈（

31、左）及陶瓷纖維氈（右）在氣凝膠基體材料表面與更高強度與韌性的材料進行復(fù)合，可提高整個材料體系的 強度，拓寬更多的應(yīng)用領(lǐng)域。純纖維氈雖然有隔熱效果，但是表面纖維容易斷裂粉 化，造成浮纖或粉末污染，不適合長時間在高溫、壓縮和振動條件下使用。為解決 該問題，市場上出現(xiàn)了一種新的氣凝膠材料復(fù)合辦法。在氣凝膠復(fù)合層的外部覆蓋 一層更高強度、高韌性的材料如膨體聚四氟乙烯和阻燃 PET 纖維的復(fù)合層，這類材 料能夠應(yīng)用在汽車隔熱等特殊領(lǐng)域。圖 8：新型的氣凝膠隔熱氈（1-膨體聚四氟乙烯復(fù)合層；2-纖維增強二氧化硅氣凝膠復(fù)合層；3-保護層）12種是先制備氣凝膠顆?；蛘叻勰?，再加入摻雜材料和黏結(jié)劑，經(jīng)模壓13氣

32、凝膠材料也可用作涂覆材料，在基體表面添加隔熱保護。將氣凝膠顆粒以及粘合 劑、阻燃劑、發(fā)泡劑進行混合制備出氣凝膠粘合劑組合物，并在氣凝膠涂料表面再 涂覆熱反射層面，可大幅提升原材料的耐熱性能。表 4：涂覆氣凝膠材料后的隔熱性能對比樣板樣品溫度（）加熱時間觀察1A塑料14210 分鐘發(fā)生塑料的分解1B塑料和常規(guī)的鋁制熱防護罩391 小時沒有可見分解1C用氣凝膠絕緣復(fù)合材料涂覆的塑料462.5 小時沒有可見分解氣凝膠材料也可與阻燃劑協(xié)同使用，獲得更好的阻燃性的同時也能夠提高材料的強 度和韌性。有一種 Sb2O3-SiO2 復(fù)合氣凝膠無機阻燃劑，具有較大的比表面積，其與塑料，橡膠等高分子聚合物基體產(chǎn)生

33、了牢固的界面粘合力，提高了復(fù)合氣凝膠阻燃 劑在聚合物熔體中的分散性、流動性，提高了阻燃效果，減少了因添加無機類阻燃 劑給聚合物基體造成的力學(xué)性能的損失。氣凝膠材料也可與紡織纖維如無紡布、聚酯短纖、尼龍等制作成衣服面料，該面料 可用于羽絨服、棉襖、戶外用品、防火服、宇航服及特種作業(yè)服等領(lǐng)域。該材料擁 有良好的保溫性、隔熱性、耐磨性、防水性、防風(fēng)型，導(dǎo)熱系數(shù)低于 0.05W/(mK)， 比羽絨羊毛導(dǎo)熱系數(shù)還低。15氣凝膠材料也可用作涂覆材料，在基體表面添加隔熱保護。將氣圖 9：SiO2 氣凝膠保溫復(fù)合面料表 5：氣凝膠復(fù)合材料相關(guān)專利14參考專利氣凝膠復(fù)合材料復(fù)合材料組分性能特點絕熱隔音氣凝膠層復(fù)

34、合透氣膜的復(fù)合材料氣凝膠氈二氧化硅氣凝膠、玻璃纖維、預(yù)氧化纖維等絕熱隔音氣凝膠層復(fù)合透氣膜的復(fù)合材料氣凝膠層復(fù)合透氣膜材料透氣膜層（膨體聚四氟乙烯）、粘連層、氣凝膠層克服氣凝膠易碎特點，保溫絕熱基于二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料防火服二氧化硅氣凝膠復(fù)合防火材料二氧化硅氣凝膠、玻璃纖維、表層為鋁箔的陶瓷纖維防火、柔韌性強、絕熱一 種 高 韌 性 、 高 阻 燃 性 的PBT/PC 復(fù)合材料及其制備方法PBT/PC 復(fù)合材料氫氧化鉍、二氧化硅氣凝膠、乙烯-辛烯共聚物、PC、PBT良好韌性、缺口沖擊強度高、阻燃性一種高阻燃的汽車保險杠用形狀記憶聚丙烯材料形狀記憶聚丙烯材料聚丙烯、二氧化硅氣凝膠二氧化硅氣凝膠

35、降低汽車重量、阻 燃型一種絕緣阻燃的復(fù)合材料及其制備方法含有氣凝膠的絕緣復(fù)合材料纖維材料（自然纖維、礦物棉、木絲）、氣凝膠絕緣、阻燃、隔音一種納米 S b2O3-SiO2 復(fù)合氣凝膠無機阻燃劑的制備方法納米Sb2O3-SiO2 復(fù)合氣凝膠無機阻燃劑三氧化二銻、二氧化硅氣凝膠阻燃絕熱、更高的機械強度、更好的 疏水性能圖 9：SiO2 氣凝膠保溫復(fù)合面料表 5：氣凝膠復(fù)合材料一種納米氣凝膠復(fù)合隔熱板納米氣凝膠復(fù)合隔熱板硅酸鋁棉氈、超細(xì)玻璃纖維、氣凝膠解決目前導(dǎo)熱板保溫和隔熱性能 差一種氣凝膠復(fù)合材料的制備方法氣凝膠復(fù)合材料二氧化硅氣凝膠、基材（陶瓷纖維氈、硅酸鋁板、玻璃纖維、硅酸鋁纖維、莫來石纖維

36、、 膨脹珍珠巖、高分子樹脂制成的板材等等）導(dǎo)熱系數(shù)低、憎水性能優(yōu)異、加工性 能好一種阻燃隔音復(fù)合材料氣凝膠復(fù)合材料高阻尼硅橡膠、二氧化硅氣凝膠等質(zhì)輕、機械性能好、防火阻燃2. 氣凝膠應(yīng)用廣泛，處于生命周期的成長期氣凝膠材料由于其優(yōu)異的保溫隔熱性能，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要分布在能源設(shè)備、交 通、建筑材料、服裝等領(lǐng)域，潛在規(guī)模巨大，我們判斷全球市場空間在百億美元以 上。整體處于生命周期的成長期，多領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。據(jù)IDTechEX Research 提及，由于 氣凝膠技術(shù)近年來才逐漸進步，目前大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域仍處于氣凝膠推廣的早期及成 長期，區(qū)域能源、建筑建造、服裝、日化、LNG 管道等領(lǐng)域發(fā)展較快。目前

37、應(yīng)用相 對成熟的領(lǐng)域主要是油氣管道（LNG 管道除外）、煉化項目、工業(yè)隔熱等。圖 10：氣凝膠材料的應(yīng)用領(lǐng)域建筑建造、交通領(lǐng)域?qū)@得更快增長。2019 年氣凝膠下游大部分應(yīng)用集中于油氣 項目（56%）、工業(yè)隔熱（26%），該兩部分市場占比 82%，建筑建造占比 6%，交通 項目占比 3%。而IDTechEX Research 分析，2024 年建筑建造領(lǐng)域的占比將會提升，15一種納米氣凝膠復(fù)合隔熱板納米氣凝膠復(fù)合隔熱硅酸鋁棉氈、超細(xì)玻應(yīng)用占比預(yù)計較原來提升一倍，占比接近 12%，到 2029 年，建筑建造占比將會達 到接近 18%，交通領(lǐng)域也會提升至 5%，而傳統(tǒng)油氣領(lǐng)域占比將降低到 41%

38、，建筑 建造以及新興領(lǐng)域?qū)⒊蔀橹饕M驅(qū)動。圖 11：氣凝膠材料 2019-2029 年下游市場變化2.1. 能化領(lǐng)域是目前最大下游，保溫防水應(yīng)用成熟氣凝膠材料在能化領(lǐng)域主要應(yīng)用在能源基礎(chǔ)設(shè)施的外保溫材料，包含蒸餾塔、反應(yīng) 管道、儲罐、泵、閥門的保溫材料，天然氣和 LNG 液化氣管道的保溫材料，深海 管道保溫材料，發(fā)電廠設(shè)備保溫材料等。圖 12：蒸餾塔氣凝膠外保溫材料16應(yīng)用占比預(yù)計較原來提升一倍，占比接近 12%，到 2029 氣凝膠的疏水性可以使管道的保溫層防水，并防止溫差引起的凝結(jié)反應(yīng)，當(dāng)氣凝膠 具有相同的保溫效果時，氣凝膠保溫層所需的厚度或間距較小，綜合成本顯著降低。管道保溫應(yīng)用環(huán)境復(fù)

39、雜，既有室內(nèi)保溫，也有室外保溫，還有直埋管道保溫。與室內(nèi)外管道保溫相比，氣凝膠氈作為保溫材料在直埋管道保溫中的應(yīng)用凸顯了氣凝膠 的突出特點，既可以減少保溫層的厚度，又減少土方工程量和工期。這兩項的成本 下降可以完全抵消選擇氣凝膠作為保溫材料的成本。與傳統(tǒng)保溫材料復(fù)合，有望達到最佳經(jīng)濟性。氣凝膠主要應(yīng)用領(lǐng)域為隔熱保溫，而 作為尚未大規(guī)模普及的新型材料，氣凝膠保溫材料的劣勢在于價格較高，初始投資 較大。但由于其優(yōu)異的耐老化性、尺寸穩(wěn)定性、疏水性、隔熱性能及易于施工的優(yōu) 勢，其在投入使用一定的時間后，就會體現(xiàn)出綜合優(yōu)勢。根據(jù)中國石油管道科技研 究中心研究，將三種保溫方案對蒸汽管道以及地上管道上氣凝膠

40、材料與傳統(tǒng)保溫材 料的保溫性能、初始投資費用、以及運行維護成本進行了對比，發(fā)現(xiàn)在管道上使用 氣凝膠材料較傳統(tǒng)保溫材料具有較大綜合優(yōu)勢。使用氣凝膠材料所節(jié)約的能源和運 行維護費用（主要指更換傳統(tǒng)保溫層的材料和人工費用)，可在 24 年內(nèi)超過初期 多花費的投資。在隨后的利用過程中，可持續(xù)因能源節(jié)約和減少保溫層更換次數(shù)為 管道運營商節(jié)省開支。此外，當(dāng)管道內(nèi)外溫差較大、年加熱時長較長、加熱燃料或 電能漲價時，復(fù)合使用氣凝膠材料和傳統(tǒng)保溫材料的效果更好。圖 13：氣凝膠氈在長輸蒸汽管道（1km）經(jīng)濟效益圖 14：氣凝膠氈在地上管道（1km）經(jīng)濟效益100806040200-20-40-60-80-100

41、12345678910 氣凝膠絕熱氈（10mm*2）復(fù)合硅酸鹽氈（50mm*2）鋁箔氣凝膠絕熱氈（10mm*2）復(fù)合硅酸鹽氈（40mm*3）鋁箔（2層） 復(fù)合硅酸鹽氈（50mm*3）鋁箔（2層）-60-40-2002040608012345678910氣凝膠保溫材料（熱油管道+冷油管道） 氣凝膠保溫材料（熱油管道）傳統(tǒng)保溫材料17氣凝膠的疏水性可以使管道的保溫層防水，并防止溫差引起的凝結(jié)反圖 15：氣凝膠保溫材料所需的厚度或間距較小氣凝膠材料方便施工，提高施工效率 30%以上。將氣凝膠氈切割成一定尺寸后，會產(chǎn)生一定程度的弧度，可直接放臵在管道上安裝固定。氣凝膠氈輕巧、硬度一定、 柔韌性強、不易

42、破碎、切割非常方便。與傳統(tǒng)保溫材料相比，施工效率提高 30%以 上，也避免了傳統(tǒng)保溫材料后期使用不便維護的擔(dān)憂。雖然氣凝膠保溫的初期投資較傳統(tǒng)材料偏高，但其諸多的優(yōu)良性能、持久的節(jié)能收 益、顯著的綠色環(huán)保優(yōu)勢，使之成為一種綜合性價比較高的節(jié)能產(chǎn)品。高溫蒸汽、 導(dǎo)熱油以及工藝流體介質(zhì)管線是熱電、煉油、化工等領(lǐng)域至關(guān)重要的設(shè)備，管道常 年暴露于空氣中，其熱損失占整個廠區(qū)自然熱損失的絕大部分，且所輸送介質(zhì)能量 保持率直接關(guān)系到產(chǎn)品的保質(zhì)保量水平，所以選用優(yōu)良的保溫材料至關(guān)重要。目前 全球大型石化企業(yè)如?？松梨凇づ?、雪佛龍、中石油、華昌化工等公司煉廠均 大量采用氣凝膠材料作為保溫材料。國內(nèi)大煉化產(chǎn)

43、業(yè)快速崛起，氣凝膠應(yīng)用場景放大。據(jù)資料顯示，2019 年我國煉油能 力已超過 8.5 億噸，2020-2023 年，我國將新增煉油能力 1.65 億噸，增長 19.4%，全 球 2020-2025 年將會新增煉能約 2.67 億噸，中國以及全球煉能的擴張將為氣凝膠復(fù) 材帶來一定的增長空間。圖 16：大型石化企業(yè)均逐漸采用氣凝膠材料作為保溫材料18圖 15：氣凝膠保溫材料所需的厚度或間距較小氣凝膠材料方便施圖 17：未來我國煉油能力或仍將保持大幅增長（單位：萬噸/年）能化領(lǐng)域是目前氣凝膠材料主要的應(yīng)用市場，根據(jù) Aspen Aerogel 19 年年報預(yù)測， 能化領(lǐng)域的全球市場空間約 31 億美

44、元。新能源將成為交通領(lǐng)域主要增長引擎氣凝膠材料不但能夠解決目前三元電池體系及其它電池體系的安全問題，也能夠發(fā) 揮阻燃性能應(yīng)用于汽車內(nèi)飾材料中。動力電池應(yīng)用呼之欲出，有望解決安全痛點氣凝膠高溫耐受能力解決三元電池安全痛點。當(dāng)車載電池長時間輸出電能后，電池 內(nèi)長時間進行化學(xué)反應(yīng)會使得電池體明顯發(fā)熱，存在燃燒、爆炸的風(fēng)險。傳統(tǒng)的芯 模組都是采用塑料隔板將電池相互隔開，并沒有實際用處，這樣不僅重量大還無法 起到保護作用，且容易造成電池溫度過高導(dǎo)致隔板溶解、著火等問題。現(xiàn)有的采用 的防護氈結(jié)構(gòu)簡單，容易變形，使其不能很好地與電池組全面接觸，且在電池發(fā)熱 嚴(yán)重時其并不能起到很好的隔熱效果，而氣凝膠復(fù)合材料

45、的出現(xiàn)有望解決這一痛 點。三元電池對安全性要求更高。其優(yōu)勢在于儲能密度和抗低溫兩個方面：1）儲能密 度，三元鋰電池能量密度在 170-200Wh/kg，后期能量密度還會進一步提升，而磷酸 鐵鋰電池能量密度為 140-160Wh/kg；2）低溫使用性能，三元鋰電池低溫使用下限 值為-30，磷酸鐵鋰電池低溫下限值為-20，在相同低溫條件下，三元鋰電池冬 季衰減不到 15%，磷酸鐵鋰電池衰減高達 30%以上。但由于三元電池能量密度更高， 電池的穩(wěn)定性和安全性相對較差，在使用時更依賴高性能的阻燃材料來增強三元電 池體系的安全性能。動力電池發(fā)展迅猛，三元電池占主要份額。數(shù)據(jù)顯示，2020 年 1-7 月

46、，我國動力電 池裝車量累計 22.5GWh。其中三元電池裝車量累計 15.9GWh，占總裝車量 70.6%；19圖 17：未來我國煉油能力或仍將保持大幅增長（單位：萬噸/年磷酸鐵鋰電池裝車量累計 6.5GWh，占總裝車量 28.8%，預(yù)計 2025 年全球三元正極 出貨量達到 150 萬噸。圖 18：2016-2025 年全球三元正極出貨量及預(yù)測（單位：萬噸）氣凝膠復(fù)合材料作為阻燃材料，相比于傳統(tǒng)阻燃材料具有質(zhì)輕、阻燃性能優(yōu)異、環(huán)保性能好等優(yōu)點。目前新能源汽車蓄電池芯模組采用隔熱阻燃材料主要有兩種：1） 塑料類 PP、ABS、PVC 等，其中以 ABS 工程塑料為主，通常將阻燃劑添加進 PP、

47、ABS 等塑料制成阻燃塑料；2）玻璃纖維、陶瓷纖維棉等防火類材料制成的防火氈。氣凝膠作為一種新興材料，具有優(yōu)良的絕熱阻燃性能，將氣凝膠與工程材料復(fù)合而 成的氣凝膠復(fù)合材料具有極為優(yōu)異的阻燃性能。泛亞微透開發(fā)的 SiO2 氣凝膠玻纖氈 復(fù)合材料，該類材料在常溫 25環(huán)境下，導(dǎo)熱系數(shù)可以達到 0.017W/(mk)以下， 在 600高溫環(huán)境下，導(dǎo)熱系數(shù)介于 0.0470.066W/(mk)之間，它能夠?qū)㈦姵匕?溫耐受能力提高至 800以上。圖 19：SiO2 氣凝膠玻纖氈復(fù)合材料在電池包中應(yīng)用場景示意圖該類氣凝膠復(fù)合材料可以耐受住電池包短路造成的高溫能量瞬間沖擊，更好地解決 動力電池安全問題。根

48、據(jù)電動客車安全技術(shù)條件要求，可充電儲能系統(tǒng)（或安 裝艙體）與客艙之間應(yīng)使用阻燃隔熱材料隔離， 該材料的燃燒性能應(yīng)符合 GB8624-2012 中規(guī)定的 A 級不燃要求， 并且在 300時導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)小于等于20磷酸鐵鋰電池裝車量累計 6.5GWh，占總裝車量 28.8%0.04W/(mk)。專利 CN210136903U 中公布了一種用于新能源車電池中的二氧化硅 氣凝膠氈制品。其二氧化硅氣凝膠氈層的各個表面均由高硅氧玻璃纖維布層包覆連 接，包覆開口處通過高硅氧線連接。該材料達到了新能源汽車要求的 UL94 的 V0級不燃的性能指標(biāo)，在 400時的導(dǎo)熱系數(shù)小于等于 0.04W/（mk），在 800

49、高溫下能夠長期工作，滿足了鋰離子動力電池芯在發(fā)生撞擊短路或過沖電發(fā)熱自燃的條 件下，隔離耐受故障電池芯瞬間釋放的高溫能量，使得電池芯自燃起火不再擴大延 展。圖 20：氣凝膠復(fù)合材料在客車中的應(yīng)用預(yù)計 2025 年氣凝膠復(fù)合材料在國內(nèi)新能源汽車市場的潛在規(guī)模約 6.28 億美元。根 據(jù) Aspen Aerogel 19 年年報，氣凝膠材料近年平均價格約為 30 美元/平方米，每輛 新能源汽車約需要 2-5 平方米的氣凝膠復(fù)合材料，則每輛新能源汽車平均需要價值105 美元的氣凝膠復(fù)合材料。根據(jù)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035 年）中 要求，2025 年時，新能源汽車新車銷售量達到汽車新車

50、銷售總量的 20%左右，工業(yè) 和信息化部副部長辛國斌表示，按照規(guī)劃每年的年復(fù)合增長率必須達到 30%以上。表 6：氣凝膠材料在國內(nèi)新能源汽車市場的規(guī)模預(yù)測2120192020E2021E2022E2023E2024E2025E新能源汽車產(chǎn)量（萬輛）124161210272354460599單車氣凝膠材料價值（美元）105105105105105105105市場規(guī)模（億美元）1.301.692.202.863.724.836.28預(yù)計 2025 年氣凝膠復(fù)合材料在全球新能源汽車市場的潛在規(guī)模約 15.75 億美元，2030 年達到 31.50 億美元。新能源汽車也是全球主流發(fā)展方向，根據(jù)主流車企

51、的規(guī)劃目標(biāo)，對應(yīng)全球銷量在 2025 年將接近 1500 萬輛，在 2030 年將達到 3000 萬輛。表 7：氣凝膠材料在全球新能源汽車市場的規(guī)模預(yù)測20192020E2021E2022E2023E2024E2025E新能源汽車產(chǎn)量（萬輛）21229440756478210841500單車氣凝膠材料價值（美元）105105105105105105105市場規(guī)模（億美元）2.233.094.285.938.2111.3915.750.04W/(mk)。專利 CN210136903U 中公2.2.2.汽車傳統(tǒng)應(yīng)用亦存在優(yōu)化空間氣凝膠阻燃復(fù)材不僅有更好的阻燃性能和疏水性能，還可以增強材料基體的強度

52、使 其韌性得以提高。二氧化硅氣凝膠經(jīng)過特定改性后可具有較大的比表面積，其與塑 料、橡膠等高分子聚合物基體產(chǎn)生了牢固的界面粘合力，提高了復(fù)合氣凝膠阻燃劑 在聚合物熔體中的分散性、流動性、提高了阻燃效果，其中改性后的橡膠熱穩(wěn)定性、 熱分解溫度均有不同程度提高。氣凝膠材料可添加阻燃劑協(xié)同使用，共同制備出性能更加優(yōu)越的阻燃材料，潛在市 場空間也較大。氣凝膠阻燃材料也可廣泛的應(yīng)用于不同場景，如汽車的不同部位， 如座椅阻燃內(nèi)襯以及車身阻燃內(nèi)襯，可對傳統(tǒng)隔熱阻燃材料進行替代。其阻燃性可 遏制火勢蔓延，低煙密度特性會降低火災(zāi)的殺傷力，大幅降低火災(zāi)隱患，保護乘客 安全。圖 21：氣凝膠阻燃材料在客車中的應(yīng)用2.

53、3.建筑建材賽道大，有望成氣凝膠滲透最快領(lǐng)域氣凝膠在建材領(lǐng)域主要應(yīng)用于墻體保溫材料、保溫涂料以及節(jié)能玻璃中，面向新建 建筑和既有建筑節(jié)能改造兩大場景。我國日漸完善的建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)和逐步建立的建 筑節(jié)能運行監(jiān)管體系將推動建筑墻體保溫材料行業(yè)快速發(fā)展；近年房地產(chǎn)市場向著 高質(zhì)量邁進，開發(fā)投資增速連年保持在 10%左右，將帶動保溫建材市場快速發(fā)展。 我們對市場空間進行中期估算，未來十年我國氣凝膠用在建筑建材的潛在市場規(guī)模 約 29 億美元，其中墻體保溫材料為主要部分，約 20 億美元。表 8：氣凝膠復(fù)材在建筑保溫材料中性能優(yōu)異22保溫材料抗拉強度/MPa導(dǎo)熱系數(shù)/(W/mk-1)抗拉強度/MPaTPS

54、 板0.0360.20.15EPS 板0.040.10.012.2.2.汽車傳統(tǒng)應(yīng)用亦存在優(yōu)化空間圖 21：氣凝膠阻燃巖棉板0.040.040.10硬泡聚氨酯0.0250.150.10XPS 板0.030.20.15石墨氣凝膠0.050.66二氧化硅氣凝膠0.02751.312.3.1.內(nèi)外墻滲透率將顯著提升根據(jù)使用位臵的不同，建筑的墻體保溫材料一般可以分為外墻保溫材料和內(nèi)墻保溫 材料，氣凝膠的應(yīng)用可以大大提升墻體的保溫和阻燃性能，并且能夠降低環(huán)境影響。圖 22：氣凝膠保溫裝飾一體板預(yù)計到 2030 年，用于外墻保溫的氣凝膠材料國內(nèi)市場規(guī)模為 11億美元；用于內(nèi)墻保溫的氣凝膠材料國內(nèi)市場規(guī)模為

55、 9 億美元，合計 20 億美元。圖 23：墻體保溫材料分類23巖棉板0.040.040.10硬泡聚氨酯0.025氣凝膠外墻保溫材料適用于有輕量化、綠色化需求的高端建筑以及有嚴(yán)苛保溫要求的特種建筑，應(yīng)用前景樂觀，測算潛在市場規(guī)模將達到 11 億美元。外墻保溫材料 按照可燃程度分為 A、B1、B2 和 B3 共四個等級，目前在建筑上常用的是 B1 和 B2 等級的產(chǎn)品，主要有聚苯板、聚氨酯等。聚苯板價格低廉、應(yīng)用廣泛，但是受熱容 易變形；聚氨酯性能更加理想，是歐美國家主流的外墻保溫材料，但其在中國市場 滲透率不足 10%。我國目前擁有世界上最大的建筑市場，2019 年房屋竣工面積為9.6 億平方

56、米。外墻面積一般按照建筑面積 0.7 倍計算，2019 年新增外墻面積為 6.72億平方米。假設(shè)未來十年我國房屋竣工面積的復(fù)合增長率按照市場上的中性假設(shè)為3%，氣凝膠材料能夠搶占部分高端市場，參考目前聚氨酯材料在中國建筑保溫市場10%的滲透率。那么至 2030 年，新增外墻面積達 9.3 億平米，假設(shè)按照 10%的滲透 率計算，氣凝膠材料在外墻中的應(yīng)用量達 9302 萬平方米?，F(xiàn)有的技術(shù)專利顯示， 大多數(shù)氣凝膠材料是以單層毛氈的形式應(yīng)用于墻體材料中，按照 10mm 氣凝膠氈 80 元/平方米測算，氣凝膠外墻保溫材料的潛在市場規(guī)模可達 11 億美元。圖 24：我國房屋竣工面積及同比增速氣凝膠憑借

57、其阻熱能力強、輕質(zhì)、無毒、易降解等優(yōu)勢，成為一種理想的內(nèi)墻保溫 材料，測算潛在市場規(guī)模達到 9 億美元。由于氣候和生活習(xí)慣差異，我國南、北方對內(nèi)墻保溫材料的偏好呈現(xiàn)明顯的不同，內(nèi)墻保溫材料在北方更加受到青睞，目前 常用的內(nèi)墻保溫材料主要有聚氨酯發(fā)泡材料和保溫板材，其中以后者為主。2019 年 房屋竣工面積為 9.6 億平方米，內(nèi)墻面積通常按照建筑面積 2.7 倍計算，2019 年新增內(nèi)墻面積為 25.92 億平方米。內(nèi)墻保溫材料的需求主要存在于我國長江以北的地 區(qū)，則存在內(nèi)墻保溫材料需求的面積約占全國新增內(nèi)墻面積 55%。據(jù)新型墻材推 廣應(yīng)用行動方案要求，新建建筑中新型保溫墻材應(yīng)用比例需要達到

58、 90%，則新增 保溫內(nèi)墻面積約為 12.83 億平方米。假設(shè)未來十年我國房屋竣工面積的復(fù)合增長率 為 3%，假設(shè)氣凝膠內(nèi)墻應(yīng)用滲透率達到 2%，那么至 2030 年，我國新增內(nèi)墻面積35.88 億平方米，氣凝膠內(nèi)墻保溫材料的需求量約為 7176 萬平方米。按照 10mm 氣 凝膠氈 80 元/平方米測算，氣凝膠內(nèi)墻保溫材料的潛在市場規(guī)?？蛇_ 9 億美元。2.3.2. 建筑涂料新市場有望打開保溫涂料是涂料市場的一個分支，氣凝膠材料將參與到未來涂料市場的競爭中。2019 年全球涂料市場規(guī)模約 9195 億元，其中建筑涂料占比 39%，中國涂料市場為24氣凝膠外墻保溫材料適用于有輕量化、綠色化需求

59、的高端建筑以及有3000 億元，建筑涂料占比 29%。圖 25：2015-2019 年全球涂料需求與同比增速一般而言，涂料根據(jù)化學(xué)屬性可以分為有機涂料和無機涂料，其中有機涂料按用途可以分為建筑涂料、OEM 涂料（Original Equipment Manufacture，相當(dāng)于國內(nèi)常用 的工業(yè)涂料）和特種涂料三大類。圖 26：涂料按用途分為三大類氣凝膠涂料具有防火阻燃、隔音降噪、降低建筑無機垃圾處理難度，簡化施工工序 等優(yōu)點，后期將廣泛應(yīng)用在涂料市場。氣凝膠涂料是采用特殊工藝將氣凝膠粉體分 散在專用高性能樹脂乳液中，或與無機粘結(jié)劑體系復(fù)合制備而成的具有保溫隔熱、 隔音降噪、抗震、防火等功能的

60、水性涂料，水性氣凝膠涂料以 SiO 氣凝膠作為主 要功能性填料，以水為溶劑，無機體系，安全環(huán)保，關(guān)注度較高。253000 億元，建筑涂料占比 29%。圖 25：2015-圖 27：氣凝膠涂料的優(yōu)勢圖 28：2018 年我國涂料分類國內(nèi)用于建筑保溫的氣凝膠涂料潛在市場規(guī)模達 9 億美元。從市場需求看，保溫屬 性可以使普通建筑涂料廣受歡迎。2019 年中國建筑涂料產(chǎn)量為 694 萬噸，同比增長7%。2019 年我國建筑涂料人均產(chǎn)量僅為 5.0 千克/人，顯著低于美國的 7.9 千克/人， 隨著未來存量需求的不斷釋放，人均產(chǎn)量的提升將帶動建筑涂料產(chǎn)量的不斷增長， 同時輕量、環(huán)保且具有保溫特性的氣凝膠