气凝胶低成本产业化的实现将改变世界

图2 气凝胶的分类 气凝胶——改变世界的新材料摘要：文中对气凝胶材料进行了较为详细介绍，主要包括该材料的研究背景、分类、特性、制备、表征及研究进展，并且从其在保温隔热、星尘采集、吸附、热损失、吸音降噪、防弹等方面的应用及其制品进行论述，以展现其奇特性能和运用，有望在未来改变我们的生活世界。

1. 气凝胶材料背景介绍有一种材料，它身轻如烟，它在光线下呈烂漫的蓝色，它可以抵御1000多度高温呵护娇艳的鲜花，它可以轻松的“踩”在几根绒毛上且不压弯它，它可以将1Kg 炸药的爆炸威力化为无形，它可以变身“海绵宝宝”吸附海上泄露的原油，它可以任你翻越雪山趟过火海仍护你周全，它创下了15项吉尼斯纪录……这个神奇的材料就是气凝胶（aerogel ，图1为气凝胶实物图）。

气凝胶曾被誉为改变世界的新材料，在航空航天、国防等高技术领域及建筑、工业管道保温等民用领域都有极其广泛的应用前景。

图1 气凝胶实物图（左氧化硅气凝胶；右氧化铝气凝胶）（注：图片来源网络）气凝胶不同于我们传统思维中的“胶”，它是一种具有零维的量子点、一维的纳米线或者二维的纳米片等低维纳米结构经三维组装而成的超轻多孔固体物质，孔隙率可高达99.8％，密度为1~3Kg/m ³，因其密度极低，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”，其所获的吉尼斯纪录中就有一项为“世界上最轻的固体”，热导系数热导率约为0.013W/(m •K)，比表面积200~1000m 2/g [1]。

气凝胶的问世源于一个世纪前青年科学家们之间的打赌，斯坦福大学的Samuel Stephens Kistler 说他能在果冻无任何收缩的条件下除去其中所有的液体。

结果他赢了并发明了气凝胶，于1931年发表在自然杂志，内容只有半面[2]。

Kistler 利用溶胶-凝胶法制得凝胶后经超临界干燥技术制得结构完整的气凝胶，由于常规的蒸发干燥会使凝胶孔结构塌陷，得到碎裂的干胶或粉末，另外他指出几乎所有的材料都可制成气凝胶状态。

2023年气凝胶行业市场分析现状气凝胶是一种具有微孔结构的新型材料，具有超低密度、高孔隙率、优异的保温隔热性能和声吸声隔性能等特点，在建筑、能源、环境等领域具有广阔的应用前景。

以下是气凝胶行业市场分析现状的详细介绍：一、市场规模及增长潜力：目前，全球气凝胶市场规模已经达到数十亿美元，预计未来几年将保持15%以上的年均增长率。

中国是全球气凝胶市场的重要参与者，2020年中国气凝胶市场规模已超过30亿元，并且有望在未来几年内继续保持较快增长。

二、市场应用分析：1. 建筑领域：气凝胶可以用于建筑保温、节能和隔热材料，可以有效降低建筑能耗，提高室内舒适度。

目前，气凝胶已广泛应用于屋顶、外墙、地板和窗户等部位。

2. 能源领域：气凝胶具有优异的隔热性能，可以用于隔热制冷冷热储能设备、热水器和热交换器等能源设备，有效提高能源利用效率。

3. 交通运输领域：气凝胶可以用于汽车、飞机和火车等交通工具的保温和隔音材料，有效减少能耗和噪音。

4. 环境领域：气凝胶可以用于油污水处理、脱硫除尘和垃圾焚烧等环保设施，有利于减少环境污染和改善环境质量。

三、行业竞争格局：目前，全球气凝胶行业竞争格局较为分散，主要厂商包括美国Aspen Aerogels、德国Basf、中国骏源科技等。

在中国市场，由于气凝胶行业的技术门槛相对较高，因此行业进入壁垒相对较高，目前主要的竞争对手主要集中在少数几家企业。

四、行业发展影响因素分析：1. 政策环境：随着全球能源环境问题日益突出，各国纷纷出台一系列节能减排政策，促进了气凝胶等节能环保材料的市场需求。

2. 技术创新：气凝胶是一种相对新型的材料，目前还有许多技术难题需要解决，如材料成本、稳定性和可持续性等问题，因此技术创新将是行业发展的重要推动力。

3. 市场需求：随着人们对能源消耗和环境污染的关注加大，对于节能环保材料的需求不断增加，这将推动气凝胶市场的快速发展。

五、市场前景及挑战：随着气凝胶应用领域的不断拓展和技术的不断创新，气凝胶行业市场前景广阔。

气凝胶的15个吉尼斯记录气凝胶是一种具有特殊性质的材料，以下是关于气凝胶的15个吉尼斯世界纪录：1. 最轻的气凝胶，目前，最轻的气凝胶是由美国加州大学欧文分校的科学家制造的，其密度仅为0.16毫克/立方厘米。

2. 最大的气凝胶，截至目前，最大的气凝胶是由中国科学院合肥物质科学研究院制造的，其体积达到了3800立方厘米。

3. 最高吸附能力的气凝胶，德国科学家研发出一种具有极高吸附能力的气凝胶，可以吸附并存储大量的气体、液体或溶解物质。

4. 最低导热系数的气凝胶，气凝胶具有极低的导热系数，可以有效地隔热。

目前，最低导热系数的气凝胶由美国斯坦福大学的科学家研发。

5. 最高比表面积的气凝胶，气凝胶具有非常高的比表面积，可以提供大量的表面反应活性。

最高比表面积的气凝胶是由美国劳伦斯伯克利国家实验室制造的。

6. 最长寿命的气凝胶，气凝胶可以长时间保持其结构和性质不变，因此可以用于长期储存和保护珍贵物品。

最长寿命的气凝胶是由英国剑桥大学的科学家研发的。

7. 最高吸声能力的气凝胶，气凝胶具有良好的吸声性能，可以有效地吸收噪音。

最高吸声能力的气凝胶由日本科学家研发。

8. 最高吸湿能力的气凝胶，气凝胶可以吸湿并保持其稳定的结构。

最高吸湿能力的气凝胶是由德国科学家制造的。

9. 最高抗压能力的气凝胶，气凝胶具有出色的抗压能力，可以承受巨大的压力。

最高抗压能力的气凝胶由美国科学家研发。

10. 最高抗张能力的气凝胶，气凝胶具有出色的抗张能力，可以承受拉力。

最高抗张能力的气凝胶是由中国科学家制造的。

11. 最高抗剪切能力的气凝胶，气凝胶具有出色的抗剪切能力，可以承受剪切力。

最高抗剪切能力的气凝胶由美国科学家研发。

12. 最高抗温度能力的气凝胶，气凝胶可以在高温环境下保持稳定。

最高抗温度能力的气凝胶是由德国科学家制造的。

13. 最高抗化学腐蚀能力的气凝胶，气凝胶可以抵抗化学腐蚀。

最高抗化学腐蚀能力的气凝胶由美国科学家研发。

14. 最高透明度的气凝胶，气凝胶可以具有高度透明度，可以用于光学应用。

二氧化硅气凝胶材料的研究进展作者：秦慧元来源：《科协论坛·下半月》2013年第01期摘要：二氧化硅气凝胶是一种结构可控的新型轻质纳米多孔性非晶固态材料，被称作“蓝烟”、“固体烟”，是目前已知的最轻的固体材料，具有低密度、高孔隙率、高比表面积、低热导率、低光折射率等特点，在力学、声学、热学、光学等诸多方面显示出独特性质，被称为“改变世界的神奇材料”。

介绍二氧化硅气凝胶材料的发展历史、制备方法、性质和应用前景。

关键词：气凝胶二氧化硅纳米材料中图分类号：O646 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-040-041引言气凝胶通常是指以具有纳米量级微细颗粒相互聚集构成的纳米多孔网络结构，并在纳米量级的网络骨架中充满大量气态分散介质的轻质纳米固态材料。

其中SiO2气凝胶，最受关注，也是近年来研究最多的气凝胶。

与碳气凝胶、Al2O3和TiO2等其它气凝胶相比，SiO2气凝胶原材料来源丰富，制备工艺简单，可控性好；性能方面，SiO2气凝胶同时兼有玻璃的高透明性，聚苯乙烯、聚氨酯类有机高分子材料的低热导率特性以及炭黑材料的高比表面积等特性。

图1A展示了SiO2气凝胶材料的低密度特性，密度范围为0.004-0.5 g/cm3，最轻的SiO2气凝胶材料密度仅是空气的三倍；图1B 展示了SiO2气凝胶良好的绝热特性，2-3厘米厚的气凝胶可以把800℃的高温降至30℃。

SiO2气凝胶结构的特异性和优良的综合性能受到越来越多的关注，仅1990 年以来，美国《科学引文索引》收录的关于SiO2气凝胶文献就多达800多篇，美国第 250 期《科学》杂志更将其列为20世纪 90年代十大热门技术之一。

有望和前几代神奇产品，如：20世纪30年代的酚醛树脂、20世纪80年代的碳纤维和90年代的硅树脂相媲美，并被称为未来可能改变世界的材料。

2 SiO2气凝胶发展历史早在 20 世纪 30 年代初，美国的斯坦福大学 Kistle就已经通过水解水玻璃的方法制得了SiO2湿凝胶，并且尝试用空气来置换湿凝胶中的液体溶液。

气凝胶——超级绝热保温材料气凝胶——改变世界的神奇材料二氧化硅气凝胶又被称作“蓝烟”、“固体烟”，是目前已知的最轻的固体材料，也是3迄今为保温性能最好的材料。

因其具有纳米多孔结构(1~100nm)、低密度(1,500kg/m)、低介电常数(1.1~2.5)、低导热系数(0.003~0.025 w/m•k)、高孔隙率(80,,99 8,)、高比表2面积(200~1000m/g)等特点，在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质，在航天、军事、通讯、医用、建材、电子、冶金等众多领域有着广泛而巨大的应用前景，被称为“改变世界的神奇材料”。

气凝胶的特性及应用特性应用在所有固体材料中热导率最低，建筑节能材料，热学轻质，保温隔热材料，透明，浇铸用模具等。

超低密度材料密度 ICF以及X光激光靶 3(最低可达3kg/m)高比表面积，催化剂，吸附剂，缓释剂、离子交孔隙率多组分。

换剂、传感器等低折射率， Cherenkov探测器，光学透明，光波导，多组分, 低折射率光学材料及其它器件声学低声速声耦合器件低介电常数，微电子行业中的介电材料，电学高介电强度，电极，超级电容器高比表面积。

弹性，高能吸收剂，机械轻质。

高速粒子捕获剂气凝胶的发展世界上第一个气凝胶产品是1931年制备出的。

当时，美国加州太平洋大学(College of the Pacific)的Steven.S. Kistler提出要证明一种具有相同尺寸的连续网络结构的固体“凝胶”，其形状与湿凝胶一致。

证明这种设想的简单方法，是从湿凝胶中去除液体而不破坏固体形状。

如按照通常的技术路线，很难做到这一点。

如果只是简单地让湿凝胶干燥，凝胶将会收缩，常常使原来的形状破坏，破裂成小碎片。

也就是说，这种收缩经常是伴随着凝胶的严重破裂。

Kistler推测:凝胶的固体构成是多微孔的，液体蒸发时的液一气界面存在较大的表面张力，该表面张力使孔道坍塌。

此后，Kistler发现了气凝胶制备的关键技术(Kistler，1932)。

改变世界的十种新材料改变世界的十种新材料有：1. 石墨烯：石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有出色的导电性能、极低的电阻率和极快的电子迁移速度。

它还有超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，因此在电子产品、能源、生物医学等领域有广泛的应用前景。

2. 气凝胶：气凝胶是一种高孔隙率、低密度、质轻、低热导率的材料，具有优异的隔热保温特性。

它被广泛应用于航空航天、建筑、汽车、纺织等领域。

3. 碳纳米管：碳纳米管是一种高电导率、高热导率、高弹性模量、高抗拉强度的材料，被用于制造电子产品、催化剂载体、传感器等。

4. 富勒烯：富勒烯是一种具有线性和非线性光学特性、碱金属富勒烯超导性的材料，被用于光电器件、超导材料等领域。

5. 非晶合金：非晶合金是一种高强韧性、优良的导磁性和低的磁损耗、优异的液态流动性的材料，被用于制造节能环保、高性能电机等领域。

6. 泡沫金属：泡沫金属是一种重量轻、密度低、孔隙率高、比表面积大的材料，被用于制造轻质材料、隔音材料、隔热材料等领域。

7. 离子液体：离子液体具有高热稳定性、宽液态温度范围、可调酸碱性、极性、配位能力等特性，被用于化学反应催化剂、电池电解液等领域。

8. 纳米点钙钛矿：纳米点钙钛矿具有巨磁阻、高离子导电性、对氧析出和还原起催化作用等特性，被用于制造高效能电池、传感器等领域。

9. 3D打印材料：3D打印材料可用于改变传统工业的加工方法，实现复杂结构的快速成型，被广泛应用于建筑、航空航天、医疗等领域。

10. 柔性玻璃：柔性玻璃改变了传统玻璃刚性、易碎的特点，实现了玻璃的柔性革命化创新，被用于制造曲面显示屏幕等领域。

这些新材料各具特点，在不同领域有着广泛的应用前景，为人类社会的进步和发展做出了重要的贡献。

气凝胶行业分析报告气凝胶行业分析报告一、定义气凝胶是一种材料，具有高孔隙度、低密度、低介电常数、低热导率和高表面积等特点。

它主要通过凝胶法、超临界干法和号称干法等方法制备。

由于其轻质、高强度、较强的吸音性能和隔热性能等特点，被广泛应用于建筑、能源、电子、化工等领域。

二、分类特点气凝胶根据化学成分分为有机气凝胶和无机气凝胶两类，有机气凝胶主要基于聚氨酯的气凝胶，而无机气凝胶则基于二氧化硅、氧化铝或氆等材料。

从应用领域来看，气凝胶也可以分为建筑气凝胶、电子气凝胶、软体气凝胶和生物气凝胶等。

三、产业链气凝胶的生产主要分为原材料供应、气凝胶制备、气凝胶成型和气凝胶应用等部分。

原材料主要包括聚氨酯、二氧化硅、氧化铝、松香等，气凝胶制备分为凝胶化合物的合成、原料的混合和溶剂替换、胶体共混、干燥等阶段。

成型包括挤出成型、涂层成型、喷涂成型和注射成型等，应用领域主要包括建筑、能源、电子、化工等。

四、发展历程气凝胶的研究始于20世纪30年代，当时主要应用于空气过滤器和绝缘材料。

1970年代后，欧洲和美国开始关注气凝胶的新颖特性和潜在应用，慢慢地开始研究其在功能制品中的应用。

21世纪初，气凝胶应用领域逐渐拓展，国内外的相关研究不断深入，研发水平有所提高，气凝胶的应用市场也逐步扩大。

五、行业政策文件及其主要内容行业政策文件主要包括《2020年国家关键领域重点产品和服务创新合作联盟指南》，其主要内容是以联盟为基础，汇聚国内外经验，共享相关资源，推进气凝胶优秀新技术、新产品在市场上的应用，促进气凝胶产业可持续发展。

另外，国家发改委、工信部和科技部也发布了一些关于气凝胶的产业政策文件和指导意见，以推动气凝胶产业健康发展。

六、经济环境目前，全球市场上气凝胶的市场规模不断扩大，据市场研究公司预测，到2025年，全球气凝胶市场规模有望达到12亿美元以上。

气凝胶产业也成为一些国家和地区发展战略中的重要支柱产业之一，如美国、德国、日本、新加坡等，这些国家和地区的气凝胶产业发展较为成熟，市场规模较大。

玩出来的新材料——气凝胶潘晶晶;王京阳【摘要】作为一种诞生于20世纪初的材料,气凝胶本不属于最近发现的“新材料”,然而近年来在多个领域的频繁亮相,令公众对这种材料产生了浓厚的兴趣,大呼新奇.与此同时,由于报道角度的不同,这种材料无疑成为了“多面体”,给人以扑朔迷离之感.本文旨在以科普的笔调重塑气凝胶的形象,结合气凝胶的历史浅谈对这种材料的认识,以期澄清疑惑,加深理解.【期刊名称】《自然杂志》【年(卷),期】2019(041)004【总页数】7页(P235-241)【关键词】气凝胶;制备;应用【作者】潘晶晶;王京阳【作者单位】中国科学院金属研究所,沈阳110016;中国科学技术大学,合肥230026;中国科学院金属研究所,沈阳110016【正文语种】中文1 科研与好奇的交汇人类与生俱来的好奇心推动着人们一次次对未知的探寻，气凝胶的发明也正是得益于此。

关于气凝胶有一个广为流传的故事：美国科学家Samuel Stephens Kistler 与同事打赌，看谁能够做到将果冻状凝胶中的液体去除而不使其骨架坍塌。

经过潜心的探索，这位科学家最终凭借超临界干燥技术在这场赌局中顺利胜出，并于1931年在Nature杂志上发表了题为“Coherent expanded aerogels and jellies”的文章[1]，这一年也因此成为公认的气凝胶诞生的年份。

气凝胶的英文名称“aerogel”可看成两部分的组合，“aero”+“gel”十分形象地描绘出了这种新材料的直观特点，即一种由气体填充的凝胶，据此不难联想到它所具备的高孔隙率、低密度的特点，以及由此衍生出的应用场景。

此后，Kistler博士并未减少对这种材料的兴趣，他尝试对制备工艺进行改进并围绕气凝胶开展了早期的应用探索。

在当时的背景下，受限于昂贵的设备、繁琐的制备工艺和骨架脆弱等问题，Kistler 直到去世也未能目睹他发明的新材料成为科学界的宠儿。

然而，他那跨越时代的眼界以及踽踽独行的坚守，让历史的指针最终还是偏向了他。

【编者按】国际顶级权威学术期刊《科学》第250期中，曾列出了10大能改变世界的新材料，其中气凝胶居于首位。

气凝胶是一种具有纳米多孔结构的新型材料，是目前已知的世界上最轻、保温性能最好的固体材料。

气凝胶在化工、石化、冶金、管道、热工设备、建筑、航天及军事等领域都具有非常广泛的应用价值与潜力。

据有关机构综合估算，气凝胶是一个百亿美元空间的新材料赛道。

气凝胶目前主要应用市场是能源化工领域，以油气管道、工业保温为主。

建筑建材赛道大有可为，将成为第2大应用场景，预计潜在市场空间超20 亿美元。

气凝胶化解了保温市场长期保温不防火，防火不保温的矛盾，成为解决“节能”与“消防”矛盾的关键性材料，为绿色建材产业发展提供了新动能。

此外，新能源汽车成为气凝胶在交通领域的主要增长引擎，气凝胶高温耐受性能有望解决三元电池安全痛点，意义非凡，预测2025 年全球新能源汽车电池用气凝胶空间达百亿元规模。

“十三五”期间，国家对于推广和应用新兴材料不断推行积极的引导政策。

“十四五”的开局之际，擘画新蓝图、开启新征程，气凝胶将迎来更大的发展机遇。

20Advanced Materials Industry新材料产业 NO.02 202121华阳新材料集团：聚力转型升级 扬帆蓝海产业■ 本刊记者/孙晓霞踏着时代潮流奔腾向前的节拍，华阳新材料科技集团有限公司（以下简称“华阳新材料集团”）在走过70年的峥嵘岁月和光辉历程后，如今正以崭新的面貌奋勇前行在新征程上。

华阳新材料集团，前身为成立于1950年的阳煤集团，曾为山西省属5大煤炭集团之一，70载春华秋实，为国家能源安全作出了巨大的贡献。

2020年10月27日，阳煤集团整体更名为华阳新材料集团，标志着华阳新材料集团这艘新材料号旗舰正式扬帆启航，同时也彰显了华阳新材料集团转型发展、进军新材料产业的笃定。

转型升级，势在必行带着对华阳新材料集团转型发展的若干问题，本刊记者采访了华阳新材料集团党委常委、总会计师高彦清。