气凝胶

气凝胶是一种诞生于实验室的新型高效隔热材料，从1931年美国科学家用二氧化硅制得最早的气凝胶至今，已经走过了近百年的发展历程，也被大家形象地叫做“冻结的烟”或“蓝烟” 【1】 。

核心性能优势

它是目前已知隔热、保温性能最好的材料，和传统保温材料相比优势非常突出：

1. 保温性能是传统材料的2-8倍，同等保温效果下需要的用量更少 【2】 ；
2. 更换周期可达20年左右，远长于传统保温材料的5年，全生命周期的使用成本更低 【2】 ；
3. 导热系数极低，不同类型的气凝胶制品导热系数普遍在0.015~0.044 W/(m·K)区间，同时还兼具优异的耐火性能 【3】 【9】 。

产业化发展历程

气凝胶的产业化一共经历了四次迭代：

• 1940年代第一次产业化：美国孟山都公司尝试生产气凝胶粉体，用于化妆品和凝固汽油增稠剂，最终因高成本和市场开发不足失败 【7】 ；
• 1980年代第二次产业化：瑞典、美国、德国等国的企业探索甲醇/CO₂超临界技术和常压干燥技术，推动气凝胶技术走向多元化 【7】 ；
• 21世纪初第三次产业化：美国Aspen Aerogel公司率先实现气凝胶商业化，产品最先应用在航天军工和石化领域，中国同期也出现了首批气凝胶产业化企业 【7】 ；
• 2020年代第四次产业化：制备技术趋于成熟，成本持续下降，应用场景进一步扩展到新能源汽车、日用户外等新兴市场 【7】 。

当下主流应用场景

随着技术成熟，气凝胶的落地场景已经从早期的工业、航天领域拓展到了多个赛道：

1. 工业节能领域：用在高温管道、反应釜、热网管道上，能让管道散热量至少降低50%，全面普及后可降低40%-50%的工业高温输送热能损失，帮助降低全国能源消耗5%以上，目前石化领域的需求已经进入快速释放期，典型代表中石化2021年的气凝胶采购量达到10万方，是2018年采购量的20倍 【2】 【4】 。
2. 新能源汽车领域：可以做成气凝胶隔热垫、防火毯、泡棉等不同制品，分别布置在电芯之间、模组之间、PACK外壳、车身底板等位置，有效阻隔热扩散、延缓电池火焰蔓延，避免热失控风险，2021年国内锂电用气凝胶市场规模已经达到3.4亿元，同比增长89% 【2】 【5】 。
3. 建筑节能领域：依托住建部“十四五”建筑节能相关政策的驱动，气凝胶可以做成气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶涂料等不同形态，用在墙体、屋面或者做成气凝胶玻璃，在夏热冬冷地区可以有效削弱太阳辐射、减少室内外热交换，大幅提升建筑保温效果，助力双碳目标落地 【3】 【4】 【9】 。
4. 航天军工领域：目前已经批量应用在长征五号、天问一号、天舟一号等重大航天工程中，用于卫星载荷舱隔热罩、星载设备恒温控制等核心场景，2026年星网卫星批量生产、可回收火箭密集发射的趋势下，相关需求还会进一步加速释放 【6】 。
5. 生物医学领域：凭借生物相容性、适配的机械性能和生物可降解性，目前已经在可植入医疗器械、骨接枝、生物传感器等场景落地，做成微球后还能实现药物靶向缓释，应用潜力很大 【3】 。

目前气凝胶行业的主要阻碍是和传统隔热材料相比绝对成本仍然偏高，后续如果成本管控进一步到位，它在新能源车、建筑保温等领域的渗透率还会迎来更大的提升空间 【6】 。