在节能减排的大背景下，建筑节能首当其冲成为焦点。尤其是建筑保温材料，在近些年材料性能不断提升，市场对保温建材的节能性、环保性、易施工性、耐高温阻燃性提出了更高的要求。

一方面建筑保温材料的市场需求快速增长，另一方面对性能要求也越来越高。目前仅在建筑墙体保温已形成了矿棉、玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩、发泡水泥保温板、泡沫玻璃、气凝胶等多种体系的耐高温阻燃材料。根据相关市场预计，2022年建筑保温材料市场有大约1700亿元的规模。

一直以来，建筑保温材料市场对新技术和新材料的需求度很高。也是建材中更新迭代最快的产品。

气凝胶是一种纳米多孔固体材料，主要成分为超微粒子。该材料具有比表面积大、孔隙率高、粒径小等特点。气凝胶也称为固态烟或冻烟，是目前被人们视为最轻的固体材料。由于气凝胶特殊的物理结构，使其有着很强的防火和隔热性能，可广泛应用于建筑领域，在建筑节能领域有较好的发展前景。

神奇的气凝胶材料

隔热、保温、轻量化，气凝胶材料满足建筑节能要求，符合建筑轻量化发展趋势。

20世纪90年代以来，气凝胶在全球范围内受到广泛关注，各国在其研究上投入了大量的资金和人力。国内对气凝胶的研究也积累了较多的研发经验，为气凝胶材料的推广应用创造了有利条件。

气凝胶可分为无机气凝胶、有机气凝胶和碳气凝胶，其中无机气凝胶是以有机金属物质为原料，通过超临界干燥法进行制备，最终形成的低密度非晶固态材料。无机气凝胶具有多种形式，常见的有陶瓷粉末、多元氧化物气凝胶、超细金属、单元氧化物气凝胶等。有机气凝胶主要材料为甲醛和苯二酚，制备过程只是在无机气凝胶制备工艺上略有由改进。碳气凝胶主要是通过炭化热固性有机气凝胶获得的一种纳米碳材料，主要具有非晶态、轻质、多孔特征，这种材料具有很强的导电性。

气凝胶材料拥有很多特性，对建筑节能应用而言，一个重要性能就是保温。气凝胶材料具有高孔隙率，传热功能较为突出。首先，气凝胶材料具有低密度，热传播路径在气凝胶结构中较长，极大降低了热传播效率。其次，气凝胶材料粒径小，通常在20nm以下，这种粒径会限制空气分子在气凝胶材料中的自由活动，降低了空气的对流热导率。导热率极低的气凝胶可以阻挡大部分红外辐射，而热辐射的波长也很低。因此，气凝胶具有良好的隔热效果。

气凝胶材料密度在0.16～4.0kg/m³之间，远低于其他材料密度，符合建筑轻量化发展趋势。此外，气凝胶材料还具有防火、隔声、耐腐蚀等优势。

气凝胶在建筑节能领域的应用

将导热系数低的气凝胶添加到传统的砂浆和混凝土中，可以有效提升材料性能。

气凝胶保温砂浆是以硅酸盐水泥为胶凝剂，加入气凝胶、SiO₂、玻璃微珠制成的。玻璃珠的尺寸比气凝胶颗粒大得多，可以填充到砂浆基质中，较小的气凝胶颗粒将间隙进一步填充，使孔隙率尽可能减小，保温砂浆的导热系数也随之下降，可以获得预期的建筑保温效果。将保温砂浆应用于建筑外墙表面，砂浆越厚，内外温差越大。由此可见，气凝胶保温砂浆可以将热量阻隔，能够提升建筑结构的整体保温节能效果。在混凝土中加入气凝胶后，明显降低了混凝土的重量和导热系数，但也会损害混凝土的机械强度，所以气凝胶混凝土应避免在承重墙使用。

气凝胶粉末可用于内墙涂料，作为结构隔热措施的补充，不仅适用于建筑内墙的保温，也适用于外墙、楼顶保温。

内墙保温是建筑保温工程的一个重要内容，但往往也容易被忽视，内部热量通过内壁扩散，并传递到外部。内墙的保温需要达到最基本的保温要求，还要具有防火功能，应选择无污染材料。使用气凝胶保温板能够提升保温、隔声效果，还能满足承受400℃以上的防火需求。气凝胶粉末可用于内墙涂料，作为结构隔热措施的补充，不仅适用于建筑内墙的保温，也适用于外墙、楼顶保温。气凝胶粉末产品主要材料为气凝胶和纳米SiO₂，经过特殊工序制成，孔径极小，能够满足保温性能要求，可广泛用于建筑保温层中。

在热水器的储水箱、集热器、管道等部位应用气凝胶材料，热损失较以往可减少30%以下。

气凝胶材料在屋顶太阳能集热器中的应用由来已久，主要用于太阳能热水器的保温装置中，使太阳能利用效率有效提高，更具实用性，能够满足人们的生活需求。在热水器的储水箱、集热器、管道等部位应用气凝胶材料，与普通材质的太阳能热水器相比，能够增加至少1倍的集热效率，热损失较以往可减少30%以下。

气凝胶毡疏水性、隔热性特征显著，可以提高管道保温效果，是一种理想的保温材料。管道可以用气凝胶毡包裹，作为保温结构的主要保温层，金属保护层作为第二道保温措施，可以对气凝胶保温层起到保护作用。在包裹多层气凝胶毡时，可采用交错重叠法来增强保温性能。气凝胶毡抗拉强度、柔韧性和抗压性较好，保温层施工较为简单。此外，气凝胶毡的疏水性使其导热系数在使用过程中几乎保持不变，气凝胶保温结构与传统保温结构相比，更有节能价值。

使用气凝胶玻璃可以提高保温效果，使太阳辐射影响减小，满足人们的使用需求。

气凝胶玻璃通常以中空、真空和夹层等形式降低玻璃的传热系数，而且能够提升降噪能力。气凝胶玻璃的节能效果明显，在夏热冬冷地区，气凝胶玻璃在夏季可以削弱太阳辐射，减少约20%的热损失。而在冬季，气凝胶玻璃能阻挡约40%的室内热空气，具有良好的节能价值。尽管窗户只占建筑围护结构的一小部分，但能耗约占总能耗25%，主要原因是建筑窗户没有起到保温作用，内部热量往往通过窗户扩散到室外。在夏季，阳光直接通过窗户照射到室内，导致室内温度升高。而使用气凝胶玻璃可以提高保温效果，使太阳辐射影响减小，满足人们的使用需求。气凝胶玻璃与普通玻璃相比具有较高的透光率，对室内采光没有太大影响。现阶段，气凝胶玻璃主要有两种类型，一种为夹层玻璃，另一种为镀膜玻璃。夹层玻璃对于气凝胶的消耗较多，相应的成本较高。相比之下，使用镀膜玻璃的价格远低于夹层玻璃，并且保温性能良好，可达88%透光率，不会对室内采光造成影响。

我国已成功实现气凝胶材料产业化

2月27日，伴随着年产5万方硅基纳米气凝胶复合材料项目在中化学华陆新材料有限公司一次性开车成功，产出第一批合格硅基纳米气凝胶复合绝热毡产品，标志着中国化学工程以实业强国为己任，迈出了加快打造原创技术策源地、现代产业链链长的重要步伐。

气凝胶复合材料是一种新型的纳米绝热材料，是目前已知的导热系数最低、密度最低的固体材料，具有超长的使用寿命、超强的隔热性能、超高的耐火性能和优越的机械性能，被誉为“改变世界的神奇材料”，广泛应用于石油化工、热力管网、建筑、新能源汽车等领域。气凝胶作为高效的绝热节能材料，是国家基础战略性前沿新材料，对降低碳排放、实现“双碳”目标具有重要战略意义。

该项目为目前国内工艺技术领先、自动化程度领先的气凝胶项目，采用全自动超临界干燥法制备气凝胶技术，建设规模为30万方/年。项目分三期建设，其中一期项目年产5万方气凝胶复合绝热毡生产装置及配套公辅工程于2021年2月开工建设；二期主要产品新增10万方/年硅基气凝胶复合材料，配套硅酸酯等硅基新材料；三期主要产品新增15万方/年硅基气凝胶复合材料，配套其他新型硅基材料。

气凝胶市场空间

过去5年国内气凝胶市场通过技术进步实现成本的快速下降，目前在石化管道、锂电池方面具有极具竞争力的性价比，下游龙头企业的切换诉求强烈，同时，在当前双碳政策下，节能将成为化工、能源、建筑行业未来的发展的主旋律。

气凝胶相对于传统材料，其节能效果显著，行业需求将在双碳政策的推动下快速提升。2015-2020年国内气凝胶材料产量年均复合增速为38.5%，当前成本相比10年前已经下降超80%。

我们认为当前气凝胶行业处于拐点向上的飞速发展阶段，原因在于气凝胶在石化管道、锂电池的应用已经具备高性价比，中石化、宁德时代等龙头企业已经从传统隔热材料切换至气凝胶，头部企业的标杆效应将带来气凝胶行业量的起飞。根据Aspen预测，未来10年全球市场空间合计在7000亿元。

我们测算到2025年国内石化管道和集中供热管道对气凝胶的需求将达154亿元，锂电池对气凝胶的需求将达19亿元，建筑建材对气凝胶的需求将达7.3亿元，合计需求在184亿，未来5年年均增速将达63.6%。

化工企业凭借优异成本控制及产业链一体化优势将进一步降低气凝胶的成本，促进行业需求继续提升。

目前已有多家上市公司布局气凝胶领域，根据我们的统计，国内2021年气凝胶产能合计16.75万方，而未来2年将新增23.56万方，供应端年均增速在55%。在多方背景的新入局者中，我们以三种维度来看各玩家的核心竞争力：短期看干燥技术的突破与优势竞争；中期看产业链分工；长期看原料自给优势。

文章来源：国企杂志，西部证券研报，中国建材报