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2023-06-15神奇‘藍煙‘’氣凝膠身處千萬賽道,劍指星辰大海
公司動態(tài)
氣凝膠被稱為“藍煙”,改變世界的神奇材料
1931年氣凝膠正式問世,是目前已知導熱系數(shù)最低、密度最低的固體材料,因輕若薄霧顏色泛藍,又被稱為“藍煙”;具有超長的使用壽命、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”。氣凝膠是由納米孔洞與納米骨架組成的三維連續(xù)多孔材料,獨特的結構賦予其超強隔熱性能。也是國家基礎戰(zhàn)略性前沿新材料,對降低碳排放、實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要戰(zhàn)略意義。
氣凝膠的防火隔熱主要來源于它的特殊的結構,我們可以把氣凝膠理解成多孔海綿的一個納米版。它的孔徑基本上是20-50納米的微孔徑,空氣分子大小約為70納米,大于氣凝膠材料孔隙的直徑,因此空氣在氣凝膠上流動效率極低,隔熱性能很好。
指標 |
性能 |
熱導率 |
常溫常壓下<0.018W/(m·K), 固體中最低 |
使用溫度 |
-196~650℃ |
堆積密度 |
0.12~3mg/cm3 |
比表面積 |
~700㎡/g |
孔徑尺寸 |
1~100nm |
孔隙率 |
95%~99.8% |
膠體顆粒尺寸 |
10~100nm |
聲學性能 |
聲速100m/s |
防火性 |
A1級 |
折射率 |
1.025,接近空氣 |
介電常數(shù) |
<1.1,低介電常數(shù) |
疏水性能 |
超疏水(接觸角>150°) |
近些年來,為了促進氣凝膠行業(yè)發(fā)展,我國陸續(xù)發(fā)布了許多政策,如2021年國務院辦公廳發(fā)布的《關于推進中央企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展做好碳達峰碳中和工作的指導意見》鼓勵加強產(chǎn)業(yè)共性基礎技術研究,加快碳纖維、氣凝膠等新型材料研發(fā)應用。我國常壓干燥工藝逐步完善,正在逐步取代成本高、周期長的超臨界制備工藝,制造成本可降低到超臨界工藝的1/20,但目前常壓干燥工藝依舊不完善,制備產(chǎn)品的質(zhì)量、性能較差,產(chǎn)品多適用于大型管道級氣凝膠市場。此外,在氣凝膠的制備過程中,企業(yè)也可采用纖維復合來降低綜合成本、提高力學強度,國內(nèi)氣凝膠的主流介質(zhì)有三種:預氧絲、陶瓷纖維、玻璃纖維
氣凝膠結構獨特,賦予眾多優(yōu)異性能
·氣凝膠除質(zhì)輕、隔熱性能優(yōu)異外,還擁有眾多其他優(yōu)勢:良好的防火性、疏水性、隔音性、吸附性、綠色環(huán)保性等。
·防火疏水:可達到國家建筑材料A1級不燃標準,憎水率N98%;
·持有耐候:氣凝膠保溫材料整體疏水,不易吸水解體,使用壽命可達10年以上,相比傳統(tǒng)保溫材料壽命提高3-5倍;
·隔音抗震:氣凝膠的三維多孔網(wǎng)絡結構可起到吸聲降噪、緩沖抗震的作用;
·健康環(huán)保:產(chǎn)品已通過RoHS、REACH、ELV檢測,不含對人體有害的物質(zhì);非常理想的吸附材料。
氣凝膠形態(tài)多樣,應用靈活寬泛
·氣凝膠形態(tài)多樣,包括氣凝膠氈、板、布、紙、顆粒、粉末、涂料和異形件等,產(chǎn)品多樣化賦予其更加靈活寬泛的下游應用。
·氣凝膠氈、板、布、紙和異形件,是氣凝膠與相應產(chǎn)品形態(tài)的纖維復合所得。氈產(chǎn)量最大、應用最廣,用于管道、儲罐、爐體、交通、建筑等保溫隔熱;板可用于大型設備和建筑內(nèi)外墻保溫;氣凝膠布、紙和異形件主要用于一些特殊領域。如,布主要是服裝鞋帽以及汽車領域等;紙(薄氈)主要是熱電池和一些空間極小或管徑極細或希望纏繞施工的領域;異形件基本上用于軍工和制作可拆卸保護套。
氣凝膠顆粒主要是利用其透明性,填充在PC板或者中空玻璃中做采光隔熱板。
·氣凝膠涂料:氣凝膠涂料相比傳統(tǒng)涂料具有更低的導熱系數(shù),具有更好的保溫隔熱效果,能夠直接用到建筑內(nèi)外墻、工業(yè)儲罐、反應設備、管道、新能源汽車部件等表面我國氣凝膠下游應用中占比最多的為油氣項目,約占56%;其次是工業(yè)隔熱占18%、建筑制造占9%、交通運輸占8%。
·油氣和工業(yè)隔熱仍將是氣凝膠應用的主戰(zhàn)場,建筑建造、交通運輸和新興領域?qū)⒊蔀槲磥碓鲩L較快的領域。尤其是建筑領域,在氣凝膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展更為成熟的美國及部分歐洲地區(qū),建筑用氣凝膠已經(jīng)非常普遍。隨著我國節(jié)能環(huán)保理念的深入,未來建筑領域?qū)⒊蔀闅饽z的一大市場。
·預計到2026年,我國氣凝膠下游市場中油氣項目將減少至47%,建筑建造占比將提升至14%,交通運輸占比將提升至13%相比傳統(tǒng)保溫材料,氣凝膠絕熱氈具有使用溫度范圍更廣、隔熱更優(yōu)、厚度更?。▊鹘y(tǒng)材料的1/3-1/5)、更抗腐蝕、憎水率高、使用壽命長達15年(傳統(tǒng)材料3-5年,大修時修修補補)、更防火等優(yōu)點,是“雙碳”目標下石化、LNG管線等實現(xiàn)節(jié)能降碳的優(yōu)選材料。
項目名稱 |
氣凝膠絕熱氈 |
硅酸鎂纖維毯 |
普通硅酸鋁纖維制品 |
巖棉制品 |
玻璃棉制品 |
使用溫度/℃ |
-196-650 |
<700 |
<950 |
<400 |
<300 |
體積密度/ |
210-230 |
90-110 |
96-128 |
80-120 |
80-100 |
(kg/m3) |
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耐火不燃性 |
耐火、不燃 |
耐火、不燃 |
耐火、不燃 |
不燃 |
不燃 |
導熱系數(shù)/ |
常溫0.021 |
常溫0.030 |
常溫0.042 |
常溫0.044 |
常溫0.048 |
300℃ 0036 |
400℃ 0.052 |
400℃ 0075 |
400℃009 |
400℃ 0099 |
|
(W/m·K) |
500℃ 0.072 |
600℃ 0.078 |
600℃ 0.089 |
600℃ 0.122 |
600℃ 0.133 |
化學穩(wěn)定性 |
優(yōu)良 |
優(yōu)良 |
優(yōu)良 |
良好 |
良好 |
有機物含量/% |
無 |
無 |
無 |
≤5 |
3-6 |
應用對比 |
隔熱更優(yōu),厚度更薄, |
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更抗腐蝕,憎水率高, |
保溫效果好,施工方便 |
保溫效果好,施工方便 |
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使用壽命長達15年,更 |
使用壽命長,應用前景好 |
氣凝膠所處千億賽道,隨滲透率提升,市場規(guī)模將超百億元
在國內(nèi)新能源領域氣凝膠滲透率為20%,國內(nèi)建筑領域氣凝膠滲透率為 0.5%,石化管道領域氣凝膠滲透率為3%,則對應的總市場規(guī)模可達70億元;中性假設,2025年,在國內(nèi)新能源領域氣凝膠滲透率為30%,國內(nèi)建筑領域氣凝膠滲透率為1%,石化管道領域氣凝膠滲透率為5%,則對應的總市場規(guī)模可達124億元;樂觀假設,2025年,在國內(nèi)新能源領域氣凝膠滲透率為50%,國內(nèi)建筑領域氣凝膠滲透率為5%,石化管道領域氣凝膠滲透率為10%,則對應的總市場規(guī)模可達411億元。我們認為,氣凝膠是一個大單品,所處千億大賽道,未來隨工藝革新、成本下降和滲透率提升,市場規(guī)模擴大至百億元指日可待,氣凝膠劍指未來千億星辰大海。
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