崛起气凝胶，助力碳中和！

昨天，有萝卜粉儿问气凝胶的发展逻辑，很多机构最近也都在讲。

气凝胶是一种被《科学》杂志誉为“可以改变世界的神奇材料”，也被称为“凝固的烟”、“蓝烟”。

它之所以“神奇”，就是因为它自身具有很多极致的性质，创下了15项“吉尼斯世界纪录”，例如有最低的导热系数、最低的介电常数等等特性，也是最低密度的固体、质量也超级轻，是目前已知最轻的固体材料。

这些特性都取决于它的制取方式和结构，它是用干燥的方式使气体取代凝胶中的液体，是纳米级别的多孔固态材料。

它有无穷多的纳米孔可以让热流在固体中传递时只能沿着气孔壁传递，而无穷多的气孔壁构成的路径，就相当于高数中的“无穷长路径”，这样导热能力也就会下降到极致。

而且它的密度小，其气孔的直径很小，小到可以让空气分子失去自由流动的能力，相当于真空的环境。

这样，在一些对重量要求苛刻，同时对绝热要求极高的场景，气凝胶是最佳的选择。

据新华网，“天问一号”火星探测器中，“祝融号”火星车表面就铺设了大面积的气凝胶板。超轻的特性可以让火星车减少负重，同时在着陆阶段，周围的温度会超过1000度，但这只需要10mm左右的气凝胶材料就可以把温度降到可以接受的范围，也真是神奇。

目前主流的气凝胶制备过程就是溶胶-凝胶法与超临界干燥相结合。简单的说是把化合物溶液去水解缩聚形成溶胶，将溶胶再凝胶化变成湿溶胶，最后再经过干燥处理得到气凝胶。

不同的化合物经过上述过程会形成不同的气凝胶，它们的性能和应用领域也会有些差距。例如，有二氧化硅气凝胶、碳化物气凝胶、氮化物气凝胶、有机气凝胶等等。

其中二氧化硅气凝胶是现在发展最成熟，也是最常见的一种，也被认为是迄今为止保温性能最好的材料。

除了原材料不同，它制成的形态也是多样的，有毡、板、颗粒和涂料，这些形式使得气凝胶的下游市场需求空间更大。

气凝胶可以凭借它的隔热保温性能作为外保温材料，应用在石化领域的蒸馏塔、泵、阀门、天然气管道等等。

房屋门窗的隔热保温也越来越受重视，这一特性还可以应用在建筑领域，只需要薄薄一层就可以达到效果。

此外，还可以应用在汽车防火隔热保温降噪层、大容量电池组的交通领域中。

还有一种纤维素气凝胶，它可以作为吸附剂从水中吸附油和其他有毒有机物，可以被应用在环保领域去处理废水。

除了这些领域，其实在最初，气凝胶是被应用在军事方面，在军车上覆盖6mm的防弹型气凝胶就能承受炸药带来的破坏力，因此它被作为飞机、舰船、坦克、导弹等的外层材料，甚至在军用帐篷中也有应用。

克罗值是评定保暖效果的指标，有一个公式：

 在这一公式中，tS为人体温度，通常取 33.3℃；tA 为环境温度；Φ为人体代谢热量58W/m的75%，已知0.2cm 厚的气凝胶复合棉纤毡的克罗值为1.73。理论上，0.6cm厚的气凝胶复合棉纤毡就可在-8℃的环境温度下保证温暖，可见气凝胶产品的轻便性。

目前气凝胶下游需求结构有56%来自油气项目，18%用于工业隔热， 9%用于建筑建造， 8%用于交通。而在2026年，将有14%用于建筑，而交通领域的需求将增至13%。

之所以交通领域的需求增长的确定性这么强，是因为汽车领域的存在。

气凝胶材料既可以用于整车制造，例如在驾驶舱、内饰等的应用，还可以用于电池方面，现在新能源汽车的发展趋势这么好，动力电池的安全性成为新的瓶颈，而气凝胶正可以解决动力电池热失控问题。

在这么多的应用领域中，目前产业化程度最高的气凝胶为硅基气凝胶，其中也就包含了前面提到的二氧化硅气凝胶。

其生产成本主要集中在原料硅源、干燥设备折旧和能耗三块，换言之，气凝胶要想在成本端有突破，就需要在这三方面发力。

原料硅源方面，拿二氧化硅气凝胶的制备来举例，它的生产原料有两种，一种是无机硅源，另一种是有机硅源。

其中，无机硅源相对更加廉价，但长期以来应用较少，这是因为对无机硅源的技术应用还不成熟，而且在制备过程做使用它会产生大量的废水。

有机硅源纯度高，工艺适应性也好，就是价格高，但目前的应用仍是最多的。如果未来能在价格上有所降低，成本就会相对下降。

能耗方面，制作气凝胶的原料多为功能性硅烷，全球的市场规模从2015年的13.3亿美元增至2020年的17亿美元，CAGR为5%。

我国是世界最大的功能性硅烷生产、出口与消费国。尽管中国功能性硅烷2019年产能占全球功能性硅烷产能的69.1%，位居第一，也是最大的出口国以及主要硅烷消费国。所以，对于我国来说，原材料是相对充足的，有望在产业链一体化的背景下降低成本中枢，在市场上形成替代效应。

干燥工艺方面，该工艺可以分为超临界干燥、亚临界干燥、冷冻干燥以及常压干燥。从前面的工艺流程也看到了这里超临界干燥方法是现在最常用的，也是最成熟的。

除了这个方式，常压干燥工艺也是被生产厂家关注着，因为它的制造成本是超临界工艺的1/20。此外，研究员也在研究其他创新性方法生产气凝胶，研究人员宣称，这项技术将使生产成本降低96％，从每公斤100美元左右降至4美元。

经过这样的发展，工艺会在更性能更优的基础上实现最低成本。

过去七年，我国气凝胶市场规模稳步高速增长。其中气凝胶制品的市场规模的复合增速达到37.7%；气凝胶材料的复合增速达到43.4%。

从全球市场看，与隔热材料整体市场比较，气凝胶市场规模虽然目前占比不是很大，但增长尤为迅速。

在这样的背景下，中国化学正在重庆建设气凝胶项目，如果建成后，该项目将成为中国领先、世界一流的供应链一体的气凝胶新材料产业基地。

在此之前，中国化学也曾助力阳煤集团建成投产亚洲最大气凝胶项目。而且其旗下的赛鼎公司作为一期项目的总承包单位，当年开工、当年建成、当年投产的“气凝胶速度”。

如果现在的项目也发展的这么顺利，那这个项目很快就可以成为公司的业绩动力之一。

泛亚微透也在生产气凝胶产品，应用领域也很多，像航天、集中供热、石油、天然气、化工都有它的影子，气凝胶材料也在冷库、帐篷、登山鞋等领域有应用。

在去年，该公司还在互动平台上称，公司募投项目产品二氧化硅气凝胶玻纤毡复合材料，是主要应用于三元锂电池包电芯间隔断，而且在与宁德时代洽谈合作，大家可以去看下这个洽谈进度。

华昌化工的产业格局较为丰富，有煤化工、盐化工、石油化工等多产品的产业格局。在今年，公司增资参股了一家公司，叫爱彼爱和，这家公司正是国内一家气凝胶材料生产企业，在河北沧州、河南许昌建立了两个生产基地。

爱彼爱和于2019年10月与北京理工大学签订了合作协议，共建阻燃材料研发中心和国家级检测中心。

又于2019年11月与瑞士联邦材料测试与开发研究所、德国汉堡大学、清华大学、同济大学达成了战略合作协议，可见该公司的技术水平不会太差。

华阳股份是华阳集团的控股子公司。2018年，华阳集团与中凝科技达成战略合作，合资成立了阳中新材。

而阳中新材建设的项目，是国内率先掌握常压制备气凝胶生产工艺的生产基地，突破了隧道式连续化生产难题，使气凝胶可以实现量产。

除了这几家公司，还有宏柏新材、普利特、金银河、兴发集团，大家也可以关注下。

写在最后，萝卜君欢迎大家留言评论自己的目标板块或者个股，我都会看到的，这里还准备了一篇关于某只潜力股的文章，大家感兴趣，记得点赞后，查看“阅读原文”阅读。

研报来源：华安证券《崛起气凝胶， 助力碳中和》刘章明（执业证书编号：S1110516060001）

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