“氣凝膠”這個詞近年來出現(xiàn)得越來越頻繁，特別是在十三五規(guī)劃中筆墨三章強(qiáng)調(diào)新材料戰(zhàn)略的作用后，氣凝膠作為先進(jìn)新型材料又一次成為了關(guān)注焦點(diǎn)。
據(jù)Allied市場研究公司2014年6月發(fā)布的報告稱，全球氣凝膠的市場價值預(yù)計到2020年可達(dá)18.966億美元，在預(yù)測期內(nèi)（從2014–2020）的年復(fù)合增長率為36.4%。隨著氣凝膠材料在新的應(yīng)用領(lǐng)域探索的持續(xù)進(jìn)步，市場預(yù)計，隨著時間的推移市場增長的動力會進(jìn)一步增強(qiáng)。
氣凝膠的發(fā)展意義何在？
從國家戰(zhàn)略層面出發(fā)，新材料是帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級的革命性力量，是事關(guān)國家安全的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。大力發(fā)展國內(nèi)新材料產(chǎn)業(yè)，提升國內(nèi)新材料產(chǎn)業(yè)制造水平，從而不斷提高先進(jìn)高分子材料和特種金屬功能材料自給水平。
再對比國內(nèi)外新材料企業(yè)的狀況，美國的3M、杜邦、德國的BASF、Bayer、日本的三菱化學(xué)占據(jù)了國際市場絕大部分份額，其中不乏市值過千億美金的巨頭。反觀國內(nèi)新材料企業(yè)，A股市場上的龍頭市值也不過數(shù)十億美金。為什么會出現(xiàn)如此大的差距，原因之一是起步時間的差距，而更主要的原因在于在國內(nèi)，新材料并沒有被視作一個長期可持續(xù)發(fā)展的事業(yè)。
因此，如何讓新材料恒“新”是一個值得思考的問題。
目前，國內(nèi)新材料企業(yè)想要在短時間內(nèi)全面、全能地超越國外巨頭，并不現(xiàn)實。但在納米材料等關(guān)鍵性領(lǐng)域，卻存在著異軍突起的空間和能力。談完了行業(yè)背景和先天下之憂后，我們正式切入主題。
WHAT? 什么是氣凝膠？
作為納米材料界的新星——?dú)饽z（Aerogel），它到底為何物？
首先，氣凝膠不同于我們傳統(tǒng)思維中的“膠”，它是一種固體物質(zhì)形態(tài)，密度為3KG/m3，因其密度極低，所以也被叫做“凍結(jié)的煙”或“藍(lán)煙”，曾獲得吉尼斯紀(jì)錄“世界上最輕的固體”稱號。最早是在1931年，由S.Kistler采用超臨界干燥方法成功制備出SiO2氣凝膠。由于氣凝膠中一般80%以上是空氣，所以有非常好的隔熱效果，一寸厚的氣凝膠相當(dāng)20至30塊普通玻璃的隔熱功能。即使把氣凝膠放在玫瑰與火焰之間，玫瑰也會絲毫無損。氣凝膠在航天探測上也有多種用途，在俄羅斯“和平”號空間站和美國“火星探路者”的探測器上都有用到這種材料。
關(guān)于氣凝膠的科普就介紹到這里，只用記住它們明顯不同于孔洞結(jié)構(gòu)在微米和毫米量級的多孔材料，其纖細(xì)的納米結(jié)構(gòu)使得材料的熱導(dǎo)率極低，具有極大的比表面積。對光、聲的散射均比傳統(tǒng)的多孔性材料小得多，這些獨(dú)特的性質(zhì)不僅使得該材料在基礎(chǔ)研究中引起人們興趣，而且在許多領(lǐng)域蘊(yùn)藏著廣泛的應(yīng)用景。
HOW？氣凝膠應(yīng)用制品有哪些？有何用？
前面介紹了氣凝膠這一納米材料的各種特性，那么它究竟可以做成啥？本文希望從客觀角度，結(jié)合國內(nèi)外各相關(guān)企業(yè)、研發(fā)機(jī)構(gòu)的進(jìn)展?fàn)顩r為大家梳理梳理關(guān)于氣凝膠應(yīng)用制品的故事。關(guān)于氣凝膠應(yīng)用制品，可以分兩部分來介紹，第一部分為已具備商品流通屬性的應(yīng)用制品，第二部分為極具科研價值的前沿性研究。
現(xiàn)階段氣凝膠產(chǎn)品主要包括
氣凝膠顆粒：其上述物理特性使得氣凝膠材料本身在隔熱隔音、水體凈化、氣體吸附等方面有突出優(yōu)勢，可替代活性炭作為一種耗材。
納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱材料：這只是一個統(tǒng)稱，可理解為所有需要高效恒溫的地方都能用得上的東西，至于這種材料可以是固態(tài)、也可以是液態(tài)。簡單說來，這種復(fù)合絕熱材料就是當(dāng)氣凝膠與哪種基材進(jìn)行二次復(fù)合，就使得那種材料擁有了高效隔熱保溫的性能。工業(yè)建筑領(lǐng)域應(yīng)用中，氣凝膠與玻璃纖維氈復(fù)合經(jīng)加工就做成了氣凝膠氈，使得其導(dǎo)熱系數(shù)成倍降低；日用品領(lǐng)域中，與紡織品復(fù)合，使得其隔熱保溫性能又上一臺階。所以在氣凝膠復(fù)合應(yīng)用制品方面，小編更愿意把它看作是一種功能性的添加劑。目前，新型氣凝膠的應(yīng)用主要集中在節(jié)能與環(huán)保領(lǐng)域。
未來的產(chǎn)品主要將應(yīng)用在以下幾個方面：
防彈涂層：根據(jù)相關(guān)試驗研究，在金屬片上加一層厚約6毫米的氣凝膠，炸藥直接炸中，金屬片也分毫無傷。
吸波涂料：吸收雷達(dá)波，達(dá)到隱形效果
儲能器件
高技術(shù)強(qiáng)激光研究方面
氣凝膠作為最早應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域的新材料，有許多神奇的特性，對于未來的應(yīng)用空間，很難準(zhǔn)確預(yù)計其發(fā)展前景，還得依靠社會以及產(chǎn)業(yè)界的想象力，讓這種納米新材料走出實驗室，實現(xiàn)其應(yīng)用價值。
where？應(yīng)用領(lǐng)域介紹：氣凝膠系列制品用在哪里？
上一節(jié)提到了氣凝膠的應(yīng)用制品，那么這些制品哪些在我們?nèi)粘Ｉ钪锌梢钥匆?，亦或者是即將看見呢？材料之所以神秘，是因為許多材料明明存在，但咱老百姓們卻很少感知的到。
在工業(yè)領(lǐng)域中，電力儲能、石油化工等行業(yè)凡是需要管道保溫或者窯爐保溫的部位都需要用到高效保溫材料，納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱材料是首選。
在建筑領(lǐng)域中，建筑墻體保溫、屋面地板保溫，以及氣凝膠玻璃在玻璃幕墻上的應(yīng)用。
在交通運(yùn)輸領(lǐng)域中，納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱材料已經(jīng)應(yīng)用在高鐵列車、國產(chǎn)C919客機(jī)、以及新能源汽車上，主要集中應(yīng)用點(diǎn)是運(yùn)輸工具的隔熱保溫、以及新能源汽車鋰電池的保護(hù)。
在家用保溫和冷鏈物流領(lǐng)域中，納米孔氣凝膠復(fù)合替代傳統(tǒng)材料，用作保溫層，大幅提高保溫效果，增大內(nèi)部容積。
在功能性裝備中，使用氣凝膠超薄夾層制作出的氣凝膠夾克及其他戶外用品，擁有無法比擬的保暖性，真正做到更輕、更薄、更暖！
對比傳統(tǒng)保溫材料，納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱材料的保溫效果要優(yōu)于傳統(tǒng)保溫材料3~5倍，這就意味著其節(jié)能保溫效果好；同時減少了保溫材料的厚度，降低了綜合成本；因為材料自身為安全環(huán)保無毒的無機(jī)材料，A1級不燃，兼顧了安全、使用壽命長與環(huán)境友好性的特點(diǎn)。
WHO? 相關(guān)科研機(jī)構(gòu)介紹：
國際上關(guān)于氣凝膠材料的研究工作主要集中在美國的加州理工學(xué)院、德國的維爾茨堡大學(xué)、BASF公司、美國的勞倫茲·利物莫爾國家實驗室、桑迪亞國家實驗室，法國的蒙彼利埃材料研究中心，日本高能物理國家實驗室等。國內(nèi)主要集中在同濟(jì)大學(xué)波爾固體物理實驗室、國防科技大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)。
當(dāng)前，中國高校在氣凝膠科研領(lǐng)域的專業(yè)程度以及中國企業(yè)在低成本氣凝膠制造技術(shù)方面的探索能力，均走在世界前列，未來一定會有優(yōu)秀企業(yè)脫穎而出, 依靠技術(shù)創(chuàng)新和成本領(lǐng)先優(yōu)勢打開全球市場大門。
誰會是成為氣凝膠領(lǐng)域的華為，我們拭目以待。
FUTURE! 氣凝膠的市場前景如何？
目前制約氣凝膠市場壯大的最主要因素是價格，過高的定價讓許多嘗試者望而卻步。一旦氣凝膠材料的生產(chǎn)成本顯著下降，市場規(guī)模就會急劇擴(kuò)大，產(chǎn)品銷量也會迅速擴(kuò)大，并將革命性地替代傳統(tǒng)絕熱材料。
國內(nèi)市場氣凝膠行業(yè)起步較晚，前期主要是國外氣凝膠產(chǎn)品在銷售，市場推廣力度也較小，近年來隨著國內(nèi)氣凝膠企業(yè)逐步增多，實力不斷增強(qiáng)，成本不斷下降，規(guī)模不斷擴(kuò)大，再得益于國內(nèi)節(jié)能減排政策推行和經(jīng)濟(jì)體量的的迅速擴(kuò)大，氣凝膠行業(yè)駛?cè)肓丝焖侔l(fā)展通道。
氣凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域眾多，從高大上的航天軍工到接地氣的節(jié)能建材，從宇航服到冬暖服，在未來5年里，工業(yè)建筑領(lǐng)域的節(jié)能降耗應(yīng)該是氣凝膠行業(yè)革命的主戰(zhàn)場。
