氣凝膠是由納米粒子相互連接形成具有三維網狀多孔結構的固體材料,孔隙率高達90%以上,通常外觀呈藍色,亦稱為“藍煙”。氣凝膠是目前除真空絕熱板外已知的導熱系數最低(~0.012W/(mK))、密度最低(~3kg/m3)的固體材料。氣凝膠擁有超長的使用壽命、超強的隔熱性能、超高的耐火性能等,被譽為“改變世界的神奇材料”。
氣凝膠行業快速發展
市場需求空間廣闊
THE INDUSTRY IS DEVELOPING RAPIDLY
1931年氣凝膠首次由Kistler通過超臨界干燥技術制備成功。2004年我國開始氣凝膠產業化應用研究, 2012年,國內首套1000L超臨界二氧化碳氣凝膠干燥設備投產,標志著我國氣凝膠的規模化生產。
近些年我國氣凝膠產業技術進步顯著,產量快速躍升,已成為全球氣凝膠需求大國之一。2015~2020年國內氣凝膠材料產量年均復合增速為38.5%、氣凝膠制品產量年均復合增速為38.8%。根據IDTechEX報告,目前氣凝膠應用市場有 56%來自油氣項目,18%用于工業隔熱,9%用于建筑建造,8%用于交通。而到 2026 年,將有 14%用于建筑,而交通領域的需求將增至 13%。
氣凝膠形態多樣
下游應用市場廣闊
THE APPLICATION MARKET IS BROAD
由于氣凝膠超強的保溫隔熱性能,早期主要應用在航天、軍工和國防領域,后來逐步向民用領域拓展;氣凝膠氈、板、布、紙和異形件是氣凝膠與相應形態的氣凝膠與纖維等增強材料復合所得。氣凝其中氣凝膠氈產量最大,應用最廣,主要應用在工業管道、儲罐、交通、電池模組、建筑等領域保溫隔熱。
氣凝膠行業瓶頸
INDUSTRY BOTTLENECKS
氣凝膠因其獨特的性能受到了眾多行業的青睞,卻因以下三點限制了廣泛應用。
①高昂的原料成本和制造費用。 Aspen Aerogels數據顯示,材料成本約占總成本的48%,制造成本約占44%。氣凝膠的生產成本主要集中在硅源(原料)、設備折舊及能耗(干燥)方面。因此,氣凝膠降成本主要從干燥成本和原料成本著手。
②飄粉問題。氣凝膠粉體顆粒極小、密度極低,因此極易產生飄粉問題。飄散的粉料極易被吸入,損害人體健康;飄粉增大使用損耗和難度。
③氣凝膠的產品多樣化不足。多樣化賦予其更加靈活寬泛的下游應用,但因氣凝膠本身優異的疏水性質,難以與多數樹脂、有機溶劑及無機基材兼容,限制了下游應用。
有機功能材料與應用技術研究所-
氣凝膠降本技術
WAYS TO REDUCE COSTS
有機功能材料與應用技術研究所納米陶瓷復合材料技術中心基于團隊多年技術積累,成功優化氣凝膠生產路徑,實現有效降本約20%;自主研發了中間品—氣凝膠膏料,實現氣凝膠粉與水的有效結合,完美保持氣凝膠隔熱能力的同時,成功解決氣凝膠粉體在應用時因質輕揚塵的難題。同時,通過膏料的使用,有效拓展了下游應用,開發出了氣凝膠整理劑、氣凝膠水性涂料、氣凝膠塑料母粒、氣凝膠濕法紡絲纖維、氣凝膠隔熱保溫建筑板材等。
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納米陶瓷復合材料技術中心
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