1931年气凝胶正式问世，是目前已知导热系数最低、密度最低的固体材料，因轻若薄雾颜色泛蓝，又被称为“蓝烟”；具有超长的使用寿命、超强的隔热性能、超高的耐火性能等，被誉为 “改变世界的神奇材料”。

对了，咱们中国此次首辆火星车"祝融号"携带的黑科技里面就有它。

这玩意很轻，但是隔热性能很好。并且用在太阳能面板上，还可以让火星车不容易粘灰。

气凝胶的发明

说起气凝胶的发明历史，不得不说是一次偶然，确切的说是美国人基斯特勒在1931年受果冻的启发而发明出来的。

果冻大家肯定都不会陌生，但是估计很少人会思考一个问题：哎，既然果冻的成分都是水，那么它里面的水怎么不会流出来？

其实果冻是一种水凝胶，所谓凝胶就是指溶胶失去流动性后，变成的一种富含液体的半固态物质。

它的原理是这样的：

果冻网格内的水分子是由表面张力拉住的，并且这种表面张力的大小，正好让水既无法挣脱又可以晃动，这样就会得到最终的成品果冻。

那如果把里面的液体抽出来，然后换成气体，会发生什么呢？

美国人基斯特勒就按照这个思路，经过无数次实验最终选择硅胶作为实验对象，利用超临界干燥法，去除了硅胶中的液体成分。

这个实验的高明之处在于，他先用酒精去替换水，再把酒精在超临界状态下转换成气体，然后再缓慢把酒精气体释放掉。此时由于没有液体引起的毛细管力作用，使得网格得以保持原来的结构。

从而成功地制成了世界上第一个真正意义上的气凝胶-二氧化硅气凝胶。

不得不说，这个方法确实巧妙！

为工业领域绝热节能提供“奇思妙想”

气凝胶材料是通过溶胶—凝胶法制备的一种新型材料，因制备使用原料溶胶微观单体的直径为5纳米左右，通过凝胶和干燥后制备的产品的平均孔径在50纳米至60纳米之间，所以气凝胶被公认为一种纳米材料。二氧化硅气凝胶因原料经济易得、产品安全稳定、绝热性能优异，可以完美解决传统工业用无机纤维绝热材料“吸水下垂寿命短、频繁维护费用高、保温层下腐蚀重、保温厚重能耗高”等问题，在高质量发展和“双碳”目标大力倡导节能的当下，气凝胶绝热节能一定能发挥巨大的作用。

实施绝热节能，仅了解行业的整体能耗还不够，还要明确能耗损失的具体部位和数量，特别需要区分开哪些是“能”、哪些是“耗”。

中国绝热节能材料协会常务副会长兼秘书长韩继先提到，“能”是生产运行中起关键作用的那部分能量，不对生产工艺机理做大的改变就很难降低；“耗”是消费能量过程中没有起作用而损失掉的部分，是必须想办法降低的。

在对众多工业高温行业调研的结果是，高温管道和设备的散热损耗大得惊人。首先，高温管道的体量绝对够大，冶金、化工、热电行业热源到用热部位的输热管道距离一般都不少于3公里。其次，高温管道散热损失率也很高，设计经验都按每100米散热损失3%考虑加量补偿；每公里热损耗占热源厂输出总量的26%。生产过程中的所有能源消耗（热能和电能）都与热能的管道输送相关，这个过程的热耗要格外重视。

气凝胶材料应用于150℃以上高温管道和设备的绝热节能是最合适的。毕鉴挺介绍说，单位长度的管道达到同样的热阻抗值（保温效果），气凝胶的厚度仅为传统材料的1/3至1/4,减少管道的散热面积就有35%以上，加上保温层蓄热等其他的因素，气凝胶替换传统绝热材料能减少40%至50%的管道散热损失。

以最常见的蒸汽输送工况为例，管径φ325的管道以1.6MPa的压力输送300℃的蒸汽，使用硅酸铝纤维毡需要150mm厚度，而使用气凝胶绝热毡仅需要40mm，轻松减少35%以上的管道散热面积；温度和管径更大气凝胶“瘦身”节能的效果更明显，在某两台100万千瓦大型燃煤发电厂的管径φ720再热蒸汽管道内输送630℃的超临界蒸汽，管道保温原来使用600mm硅酸铝纤维毡，而使用气凝胶绝热毡仅需要130mm，减少50%的管道散热面积。

保守预估，在钢铁冶金、化工能源、发电供热、高温建材等高温行业的高温工段的输热管道全面使用气凝胶绝热节能材料，可降低至少6%至7%的工业能耗，约占整个国民能耗总量的3%至4%。

而在建筑领域，从目前看使用气凝胶材料的必要性还不是很大。随着建筑的节能要求越来越高，墙体保温层厚度用传统材料要150mm至200mm厚，传统材料的设计厚度和重量出现没法安装、很难实现的情况，也会迫使建设方选择新型的气凝胶材料。同时，当土地的价格达到足够高，超厚的建筑保温层影响了建筑的容积率、得房率，影响了开放商和业主住户的直接经济利益时，也许才会考虑气凝胶的综合效益，气凝胶在建筑墙体保温的大量使用才有可能性。

市场需求空间广阔 五大产业支撑上亿市场

综合多家机构预测，全球气凝胶市场将保持10%左右的复合增速。 Markets And Markets 数据显示，全球气凝胶市场将从2020年6.38亿美元增长到2025年10.45亿美 元，年均复合增长10.4%；IDTechEX预计，到2031年全球气凝胶市场规模将超过一倍以上增长，年均复合增长8.8%以上； 增长主要来自中国生产商的不断扩产、下游需求的多样化发展，以及新型气凝胶材料（如聚合物 气凝胶）的商业影响开始显现。

1、油气领域：气凝胶下游最大应用市场

相比传统保温材料，气凝胶绝热毡具有使用温度范围更广、隔热更优、厚度更薄（传统材料的 1/3-1/5）、更抗腐蚀、憎水率高、使用寿命长达15年（传统材料3-5年，大修时修修补补）、 更防火等优点，是“双碳”目标下石化、LNG管线等实现节能降碳的优选材料。

2、建筑建造：气凝胶潜在发展市场

保温材料按照化学性质可分为无机和有机两类。无机材料包括岩棉、玻璃棉、发泡水泥、真空绝 热板（VIP）、气凝胶等，具有不易燃特性；有机材料包括EPS、XPS、聚氨酯等，具有更优良 的保温性能，但具有易燃性，燃烧后产生有害气体，需添加阻燃剂。

3、交通运输：电动汽车或将成为未来重要增长级

气凝胶可为动力电池隔热提供安全保障，除用于动力电池电芯之间，还可用于模组与壳体之间、电池 箱外部。2020年5月，工信部发布《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，增加电池系统热扩散试验， 要求电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安全逃生时间。

4、航天军工：大展身手的“隔热王者”

气凝胶是航天军工领域的绝佳材料。受飞行环境影响，航空航天材料需具备低密度、高硬度、耐 高温、低导热的特性。航空航天领域常用的几类隔热材料包括酚醛树脂、玻璃纤维、气凝胶等， 而气凝胶被认为是理想的隔热材料。

5、服装领域：高端防寒市场有望实现突破

我国羽绒服市场规模增速可观且稳定。目前防寒服装主要以羽绒服为主，其主要填充料为鸭绒、 鹅绒等，通过羽绒细丝交织在一起降低空气流速，阻止空气对流对热量的散失。据中国服装协会 数据显示，2015年我国羽绒服市场规模为767亿元，2021年增长至1562亿元，2015-2021年年均复 合增速达到12.6%。

产业发展乱象待破局

站在国家“双碳”和“十四五”高质量发展的赛道上，气凝胶行业一定是大有可为的，但是行业自身的发展问题也必须引起重视。目前，我国气凝胶行业面临的主要是体量不大、技术与投资门槛高、盲目跟风投资、用户认知有待提升等问题，市场也存在不健康的地方。

首先，我国气凝胶材料每年产销量近4万立方米，营业额4亿至5亿元，占绝热材料行业份额不到5‰，在工业高温管道和设备上的应用占比也不到1%。在“双碳”目标和工业节能的要求下，气凝胶行业还有巨大的市场空间，亟需更大的产能支撑。

但该领域技术和投资门槛高，不是随便做绝热材料和耐火材料企业就能投资进入的。气凝胶材料生产技术是配合航天和军工的需要诞生的，可以借鉴的成熟生产线不多，几乎没有肯转让成套工艺包的。成规模化年产能1万立方米的气凝胶生产线的投资接近3亿元，自动化水平高的要更高投资，投资回收期长，技术与资金都限制了行业快速扩张。

气凝胶产业一方面市场大、有需求，一面门槛高、扩张慢。行业内有多类蹭热度、炒概念、跟风进入的气凝胶项目。这些项目不少都是零技术起步，不做产品也没有生产能力，包装成高科技公司只为融资。这不但造成了巨大的资金浪费，也造成了气凝胶产业混乱的局面。

在市场方面，客户对气凝胶这种新材料认知的局限使气凝胶的推广很困难。有些客户对绝热节能的重要性不够了解，没有意识到绝热节能是提升能源利用率的最有效手段；有些客户的保温材料是劳务公司采购的，认为反正绝热材料是耗材，能用的情况下尽可能选便宜的。企业受限于造价，无法更多关注能耗，使得气凝胶不被普遍认可。而且，业主即使了解气凝胶材料，在采购部门低价中标的规则下，优质达标的气凝胶也敌不过“非标品”。

针对市场现状，中国绝热节能材料协会气凝胶分会在2020年召开的第一届产业大会上，确立“技术创新发展、市场健康发展、产投融合发展”的目标。为落实节能减排，实现“碳中和、碳达峰”，需要加大气凝胶绝热材料的推广应用，将气凝胶产业做大做强。主要建议如下：

一是在热电、化工、钢铁和水泥等用热体量大、热量损失严重的行业，率先推广应用气凝胶等高性能绝热材料，并逐步大面积推广。

二是更新节能和绝热工程设计和验收标准，提出更高的节能标准来带动新材料和新技术的推广应用。

三是在节能和绝热工程中采用综合评标法等评标方法，不能简单沿用“低价中标”规则，适时调整项目绝热工程的造价体系。

四是匹配专项资金补贴和财税政策鼓励引导气凝胶绝热节能。借鉴新能源汽车产业补贴政策，将节能奖励直接补贴到气凝胶材料的应用端。气凝胶材料的应用能够产生长期且巨大节能收益，建议将气凝胶材料的投资用来抵税。

五是结合工业互联网和大数据平台，做好绝热工程的节能量计量和监测，真实客观评价工程效果，为后续应用推广做好数据支撑。

六是加强气凝胶行业市场监管和认证，杜绝不符合标准的“非标品”，避免在气凝胶市场增长后“李鬼”战胜“李逵”，“劣币”驱逐“良币”。

七是配套一定的资金杠杆，试点使用气凝胶绝热节能材料的合同能源管理服务。依靠我国刚开放的碳交易市场，使气凝胶绝热节能产业做到靠节能量能养活自己，能长期周转，最终实现行业做大做强。

文章来源：52赫兹实验室，中国建材报，中国建材报，未来智库