一、氣凝膠存在問(wèn)題及發(fā)展方向

1、形成機(jī)制有待進(jìn)一步研究

雖然碳化物、氮化物、量子點(diǎn)、生物質(zhì)基有機(jī)及碳?xì)饽z等新型氣凝膠材料已經(jīng)得以成功制備，但是此類氣凝膠材料合成機(jī)制研究尚不夠深入，同時(shí)氣凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)機(jī)制、表面組成及化學(xué)結(jié)構(gòu)調(diào)控和高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性調(diào)控等需要進(jìn)一步研究，后期需要將目光集中在量子化學(xué)及分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合上，實(shí)現(xiàn)從分子、原子層面對(duì)氣凝膠材料的形成機(jī)制進(jìn)行深入研究和對(duì)氣凝膠材料的性能進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)控。

2、功能型氣凝膠材料的研究有待繼續(xù)深入

氣凝膠在電極材料、半導(dǎo)體材料、磁性材料等方面的應(yīng)用研究還不夠完善，有關(guān)結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的研究尚不深入，需要進(jìn)一步研究其內(nèi)在機(jī)制，揭示性能和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)，同時(shí)高性能、多功能型氣凝膠材料還有待對(duì)氣凝膠材料的性能進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

3、規(guī)模化生產(chǎn)問(wèn)題還未解決

在工業(yè)生產(chǎn)方面，氣凝膠因成本較高、施工不易限制了其規(guī)模化應(yīng)用，需要采用成本更加低廉的前驅(qū)體，結(jié)合成本更低的干燥手段，使生產(chǎn)工藝得到完善，進(jìn)一步降低氣凝膠材料的成本，推動(dòng)氣凝膠的工業(yè)化生產(chǎn)。只有這樣，氣凝膠材料才有望在今后成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展變革的超級(jí)材料，為人類的生活帶來(lái)真正意義上的革新。

二、氣凝膠的市場(chǎng)規(guī)模

氣凝膠是一種新型材料，具有優(yōu)異的隔熱特性，在油氣、新能源電池、墻體保溫等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的氣凝膠通常是硅氣凝膠、碳?xì)饽z和二氧化硅氣凝膠。

近年來(lái)，我國(guó)氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。2021年，我國(guó)氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到17.56億元，近五年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到23.58%。預(yù)計(jì)2023年我國(guó)氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到26.82億元。

我國(guó)氣凝膠產(chǎn)品主要分為氣凝膠材料和氣凝膠產(chǎn)品兩部分，其中氣凝膠材料比產(chǎn)品生產(chǎn)難度小，占比較大。從氣凝膠商品的市場(chǎng)份額來(lái)看，2021年氣凝膠材料占58%，氣凝膠產(chǎn)品占42%。

隨著氣凝膠應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟、工業(yè)化的不斷推進(jìn)和政策的大力支持，近年來(lái)氣凝膠材料的產(chǎn)量和消費(fèi)量大幅增加。

2021年，我國(guó)氣凝膠材料產(chǎn)量和消費(fèi)量分別達(dá)到12.1萬(wàn)立方米和11.8萬(wàn)立方米，5年內(nèi)復(fù)合增長(zhǎng)率分別為23.51%和22.15%。分析人士預(yù)計(jì)，2023年國(guó)內(nèi)氣凝膠材料產(chǎn)量和消費(fèi)量將分別增加到16.1萬(wàn)立方米和15.7萬(wàn)立方米。

目前，我國(guó)氣凝膠行業(yè)的主要產(chǎn)品有氣凝膠保溫氈、保溫板、保溫粉體和保溫采光瓦。隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)氣凝膠生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)內(nèi)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的提高，氣凝膠產(chǎn)品行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。2021年，我國(guó)氣凝膠產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到15.4萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)22.14%；氣凝膠產(chǎn)品消費(fèi)量為17.9萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)21.7%。預(yù)計(jì)2023年產(chǎn)量和消費(fèi)量將分別達(dá)到21.0萬(wàn)噸和230萬(wàn)噸.5萬(wàn)噸。

氣凝膠性能優(yōu)異，生產(chǎn)和原材料成本高于傳統(tǒng)材料，是使用有限的主要原因。根據(jù)說(shuō)明。數(shù)據(jù)顯示，材料成本約為總成本的48%，制造成本約為44%。具體來(lái)說(shuō)，氣凝膠的生產(chǎn)成本主要集中在硅源、設(shè)備折舊和能耗上。因此，未來(lái)氣凝膠應(yīng)從干燥成本和原材料成本入手，節(jié)約成本。

從下游應(yīng)用來(lái)看，油氣工程在我國(guó)氣凝膠下游占比最高，約占56%；其次，工業(yè)保溫占18%，建筑制造占9%，道路運(yùn)輸（鋰電池）占8%。

隨著我國(guó)綠色環(huán)保理念的深入，未來(lái)建筑、道路運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)⒊蔀闅饽z快速增長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)。根據(jù)IDTechex的預(yù)測(cè)，到2026年，用于建筑的氣凝膠比例將增加到14%，道路運(yùn)輸比例將增加到13%，油氣和工業(yè)保溫比例將分別降低到47%和15%。

三、氣凝膠的發(fā)展前景

1、下游應(yīng)用商店的發(fā)展促進(jìn)了氣凝膠的要求

在我國(guó)氣凝膠下游占比最高的油氣工程中，氣凝膠主要用作能源基礎(chǔ)設(shè)施的外保溫材料和天然氣管道的保溫材料，可節(jié)省空間，提高約30%的施工效率，節(jié)約資源和維護(hù)成本。在國(guó)內(nèi)大型煉化工業(yè)快速發(fā)展的環(huán)境下，氣凝膠市場(chǎng)需求將迎來(lái)增長(zhǎng)空間。在交通方面，由于氣凝膠較輕，阻燃性能好，可以有效解決電池?zé)崾Э貑?wèn)題。

2、工藝進(jìn)步推動(dòng)氣凝膠成本降低

與傳統(tǒng)保溫材料相比，氣凝膠的主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高。技術(shù)方面，我國(guó)常壓干燥工藝逐步完善，正在逐步取代成本高、周期長(zhǎng)的超臨界制備工藝，制造成本可降低到超臨界工藝的1/20。此外，常壓工藝可以維護(hù)成本相對(duì)較低的無(wú)機(jī)硅源，進(jìn)一步優(yōu)化成本。在原料供應(yīng)方面，氣凝膠的主要原料是正硅酸乙酯，而四氯氫硅是正硅酸乙酯的原料。目前，我國(guó)多晶硅產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，每生產(chǎn)1kg多晶硅副本為10-15kg四氯化硅。氣凝膠原料提供持續(xù)增長(zhǎng)，材料成本中心有望降低。隨著生產(chǎn)成本的降低，氣凝膠將應(yīng)用于更多領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模有望擴(kuò)大。