文|石油Link
近日，中國石化資本公司投資了廣東埃力生科技股份有限公司。據(jù)了解，廣東埃力生是一個生產(chǎn)氣凝膠新材料的公司。
氣凝膠又被稱為神奇的材料，是罕見的可以同時滿足防火、防水、隔熱、隔音等多種需求的材料?！疤靻栆惶枴被鹦翘綔y器和“祝融號”火星車上就應(yīng)用了這種新材料。
2022年，氣凝膠更是被國際純粹與應(yīng)用化學聯(lián)合會（IUPAC）列為“2022年度化學領(lǐng)域十大新興技術(shù)”之一。
01 神奇的材料——氣凝膠
那氣凝膠到底是什么呢？
氣凝膠是溶膠凝膠用一定的方式干燥，并使氣體取代凝膠中液體之后形成的一種納米級多孔固態(tài)材料。
氣凝膠由凝膠狀態(tài)凝固形成，所以內(nèi)部是由納米膠體粒子相互聚集構(gòu)成，呈納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
氣凝膠內(nèi)部80%—99.8%的都是空氣，使得它具有極輕的質(zhì)量，也成為目前世界上密度最小的固體，大約只是空氣的三倍，水的6%，玻璃的1%。
當我們把氣凝膠放到花蕊上時，它甚至都壓不彎花蕊。
說氣凝膠是神奇的材料，輕怕是最不值得提起的一種性質(zhì)。它還有很多優(yōu)良的性質(zhì)，比如抗壓性，氣凝膠在特定方向上具有優(yōu)異的抗壓性能。
氣凝膠的特種性能中最為突出的還要數(shù)它的隔熱性——能夠阻擋上千度的高溫。有人曾經(jīng)嘗試用上千度高溫的火焰炙烤氣凝膠，在氣凝膠的另一側(cè)卻沒有任何溫度變化。
另外，氣凝膠還有很多的性能，比如使用壽命長、防水、防腐等。
氣凝膠擁有這么多優(yōu)異的性能，一度被認為是“改變世界的多功能材料”。
02 氣凝膠大顯身手
氣凝膠能改變世界是由它的性能決定的，而首當其沖的應(yīng)該是隔熱性。氣凝膠的隔熱性讓氣凝膠在一些高溫場合有著重要的作用，比如火星探測器上。
探索火星的設(shè)備必須要能夠承受“冰與火”的考驗。因為在著陸時發(fā)動機產(chǎn)生的熱量會讓周圍的溫度驟升至1000℃以上。而在巡視階段，火星車又不得不在-130℃左右的環(huán)境下工作。
這種嚴苛的工作條件，讓很多材料望而卻步，而氣凝膠就這樣突出出來了。
我國的“天問一號”火星探測器和“祝融號”火星車就應(yīng)用了氣凝膠材料，相當于給火星車穿上了保溫服，使得火星車能夠?qū)够鹦菄揽岬臏囟瓤简灐?/p>
此外，氣凝膠的特種性能使得它能夠在很多場合找到用武之地。
IDTechEX（英國調(diào)查公司）曾經(jīng)對氣凝膠的應(yīng)用做過專門的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)氣凝膠應(yīng)用最多的是石油化工方面（占到了56%），其次是用于工業(yè)隔熱（占到了18%）。
可見，氣凝膠做為新材料與能源有著更加密切的關(guān)系。在傳統(tǒng)能源方面，氣凝膠可以做為石油天然氣管道的保溫層。
與傳統(tǒng)保溫材料相比，二氧化硅氣凝膠絕熱氈導熱系數(shù)僅為其 1/3～1/5，防火性及防水性，抗拉、抗壓能力及化學穩(wěn)定性都比較優(yōu)異，并且保溫層厚度會大大降低，壽命更長，比較符合管道保溫需求。
將氣凝膠用作保溫材料，中國石油、中國石化都已經(jīng)有了應(yīng)用案例。比如，克拉瑪依油田在管道運輸中就用了氣凝膠材料，不僅使保溫層厚度降低為原來的一半，還可以在一定程度上節(jié)約成本。
另外，氣凝膠在新能源的發(fā)展中也起到了重要的作用。
近年來，電動車卻頻頻因為鋰電池的發(fā)熱、容易爆炸等問題一次次沖上熱搜。解決鋰電池的發(fā)熱問題也成了電池企業(yè)一個棘手的問題。
而隔熱阻燃正是氣凝膠的“拿手好戲”。當氣凝膠應(yīng)用在新能源汽車蓄電池芯模組中時，能夠?qū)㈦姵匕邷啬褪苣芰μ岣咧?00攝氏度以上。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)等的發(fā)展，氣凝膠在新能源汽車及儲能行業(yè)應(yīng)用場景廣泛，需求量有望持續(xù)提升。
03 不斷發(fā)展的氣凝膠
起初，氣凝膠是由美國的科學家研究出來的。1931年，美國科學家Samuel Stephens Kistler在實驗室利用乙醇超臨界技術(shù)干燥二氧化硅凝膠，再用空氣取代凝膠中的液體之后，還能保持凝膠中的固體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不塌縮，從而得到了氣凝膠。
這種氣凝膠像煙霧一樣，因此也被稱為“藍煙”、“凍煙”、“固態(tài)的煙”。
Kistler在制造氣凝膠的過程中，發(fā)現(xiàn)了氣凝膠具有許多優(yōu)異的性能，所以他認為氣凝膠將會成為未來非常重要的工業(yè)原料。
后來，隨著科學研究的不斷深入，人們又發(fā)現(xiàn)了更多種類的氣凝膠，如今氣凝膠已經(jīng)形成一個龐大的家族。
若按成份劃分的話，氣凝膠分為有機的、無機的和雜化的氣凝膠。它們都有著各自的優(yōu)勢，比如無機SiO2氣凝膠具有超低熱導率、耐高溫等特點，而有機物氣凝膠具有較好的韌性。
如果將有機氣凝膠和二氧化硅氣凝膠結(jié)合，不僅可以增強二氧化硅氣凝膠整體的強度，同時也使有機氣凝膠具有了特定功能。
雖然氣凝膠擁有眾多功能，可是有很長一段時間是在坐“冷板凳”。
直到1997年，美國首次將氣凝膠用到火星探測器上，人們才開始認識到氣凝膠的神奇之處。從此，氣凝膠也成為航空航天領(lǐng)域不可替代的隔熱材料。
后來，人們又開發(fā)出氣凝膠眾多的應(yīng)用場景，比如管道保溫、建筑、服裝等。
眾多的企業(yè)也陸續(xù)加入到氣凝膠產(chǎn)業(yè)中，氣凝膠概念從此開始升溫。
回顧氣凝膠的歷史，我們發(fā)現(xiàn)氣凝膠已經(jīng)經(jīng)歷四次產(chǎn)業(yè)化進程，并推動著工藝成本的降低和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，也有更多的新興應(yīng)用不斷開發(fā)出來，氣凝膠市場也日益成熟。
04 氣凝膠閃耀中國市場
我國開始出現(xiàn)氣凝膠公司還是在21世紀初。2004年，第一家氣凝膠產(chǎn)業(yè)的公司納若高科出現(xiàn)。2010年前后，國內(nèi)第一批氣凝膠生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)出現(xiàn)。
對于這種神奇的材料，國家也曾出臺了多項政策大力鼓勵行業(yè)發(fā)展。
在2022年，國家又先后出臺《高耗能行業(yè)重點領(lǐng)域節(jié)能降碳改造升級實施指南》和《關(guān)于開展2021年度重點新材料首批次應(yīng)用保險補償機制試點工作的通知》等政策明確提出推進新材料氣凝膠發(fā)展。
目前，國內(nèi)已經(jīng)有近30家氣凝膠生產(chǎn)企業(yè)?，F(xiàn)有產(chǎn)能較大的公司有廣東埃力生、納諾科技、華陸新材、金納科技、中凝科技等。
國家的鼓勵支持加上天生優(yōu)越，氣凝膠市場呈現(xiàn)出快速的發(fā)展勢頭。
據(jù)測算，2021—2025年我國氣凝膠市場年復合增長率將達68.9%。到2025年，我國氣凝膠市場規(guī)模將超過百億，市場爆發(fā)的曙光已經(jīng)出現(xiàn)。
氣凝膠良好的發(fā)展勢頭也吸引了一批行業(yè)外公司進入，比如中國石化。
隨著更多企業(yè)加入，氣凝膠在未來還將被開發(fā)出更多的應(yīng)用場合，整個產(chǎn)業(yè)也正在變得繁榮起來。