文|石油Link

近日，中国石化资本公司投资了广东埃力生科技股份有限公司。据了解，广东埃力生是一个生产气凝胶新材料的公司。

气凝胶又被称为神奇的材料，是罕见的可以同时满足防火、防水、隔热、隔音等多种需求的材料。“天问一号”火星探测器和“祝融号”火星车上就应用了这种新材料。

2022年，气凝胶更是被国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）列为“2022年度化学领域十大新兴技术”之一。

01 神奇的材料——气凝胶

那气凝胶到底是什么呢？

气凝胶是溶胶凝胶用一定的方式干燥，并使气体取代凝胶中液体之后形成的一种纳米级多孔固态材料。

气凝胶由凝胶状态凝固形成，所以内部是由纳米胶体粒子相互聚集构成，呈纳米多孔网络结构。

气凝胶内部80%—99.8%的都是空气，使得它具有极轻的质量，也成为目前世界上密度最小的固体，大约只是空气的三倍，水的6%，玻璃的1%。

当我们把气凝胶放到花蕊上时，它甚至都压不弯花蕊。

说气凝胶是神奇的材料，轻怕是最不值得提起的一种性质。它还有很多优良的性质，比如抗压性，气凝胶在特定方向上具有优异的抗压性能。

气凝胶的特种性能中最为突出的还要数它的隔热性——能够阻挡上千度的高温。有人曾经尝试用上千度高温的火焰炙烤气凝胶，在气凝胶的另一侧却没有任何温度变化。

另外，气凝胶还有很多的性能，比如使用寿命长、防水、防腐等。

气凝胶拥有这么多优异的性能，一度被认为是“改变世界的多功能材料”。

02 气凝胶大显身手

气凝胶能改变世界是由它的性能决定的，而首当其冲的应该是隔热性。气凝胶的隔热性让气凝胶在一些高温场合有着重要的作用，比如火星探测器上。

探索火星的设备必须要能够承受“冰与火”的考验。因为在着陆时发动机产生的热量会让周围的温度骤升至1000℃以上。而在巡视阶段，火星车又不得不在-130℃左右的环境下工作。

这种严苛的工作条件，让很多材料望而却步，而气凝胶就这样突出出来了。

我国的“天问一号”火星探测器和“祝融号”火星车就应用了气凝胶材料，相当于给火星车穿上了保温服，使得火星车能够对抗火星严酷的温度考验。

此外，气凝胶的特种性能使得它能够在很多场合找到用武之地。

IDTechEX（英国调查公司）曾经对气凝胶的应用做过专门的调查，发现气凝胶应用最多的是石油化工方面（占到了56%），其次是用于工业隔热（占到了18%）。

可见，气凝胶做为新材料与能源有着更加密切的关系。在传统能源方面，气凝胶可以做为石油天然气管道的保温层。

与传统保温材料相比，二氧化硅气凝胶绝热毡导热系数仅为其 1/3～1/5，防火性及防水性，抗拉、抗压能力及化学稳定性都比较优异，并且保温层厚度会大大降低，寿命更长，比较符合管道保温需求。

将气凝胶用作保温材料，中国石油、中国石化都已经有了应用案例。比如，克拉玛依油田在管道运输中就用了气凝胶材料，不仅使保温层厚度降低为原来的一半，还可以在一定程度上节约成本。

另外，气凝胶在新能源的发展中也起到了重要的作用。

近年来，电动车却频频因为锂电池的发热、容易爆炸等问题一次次冲上热搜。解决锂电池的发热问题也成了电池企业一个棘手的问题。

而隔热阻燃正是气凝胶的“拿手好戏”。当气凝胶应用在新能源汽车蓄电池芯模组中时，能够将电池包高温耐受能力提高至800摄氏度以上。随着新能源汽车产业等的发展，气凝胶在新能源汽车及储能行业应用场景广泛，需求量有望持续提升。

03 不断发展的气凝胶

起初，气凝胶是由美国的科学家研究出来的。1931年，美国科学家Samuel Stephens Kistler在实验室利用乙醇超临界技术干燥二氧化硅凝胶，再用空气取代凝胶中的液体之后，还能保持凝胶中的固体网络结构不塌缩，从而得到了气凝胶。

这种气凝胶像烟雾一样，因此也被称为“蓝烟”、“冻烟”、“固态的烟”。

Kistler在制造气凝胶的过程中，发现了气凝胶具有许多优异的性能，所以他认为气凝胶将会成为未来非常重要的工业原料。

后来，随着科学研究的不断深入，人们又发现了更多种类的气凝胶，如今气凝胶已经形成一个庞大的家族。

若按成份划分的话，气凝胶分为有机的、无机的和杂化的气凝胶。它们都有着各自的优势，比如无机SiO2气凝胶具有超低热导率、耐高温等特点，而有机物气凝胶具有较好的韧性。

如果将有机气凝胶和二氧化硅气凝胶结合，不仅可以增强二氧化硅气凝胶整体的强度，同时也使有机气凝胶具有了特定功能。

虽然气凝胶拥有众多功能，可是有很长一段时间是在坐“冷板凳”。

直到1997年，美国首次将气凝胶用到火星探测器上，人们才开始认识到气凝胶的神奇之处。从此，气凝胶也成为航空航天领域不可替代的隔热材料。

后来，人们又开发出气凝胶众多的应用场景，比如管道保温、建筑、服装等。

众多的企业也陆续加入到气凝胶产业中，气凝胶概念从此开始升温。

回顾气凝胶的历史，我们发现气凝胶已经经历四次产业化进程，并推动着工艺成本的降低和产业规模的不断扩大，也有更多的新兴应用不断开发出来，气凝胶市场也日益成熟。

04 气凝胶闪耀中国市场

我国开始出现气凝胶公司还是在21世纪初。2004年，第一家气凝胶产业的公司纳若高科出现。2010年前后，国内第一批气凝胶生产企业陆续出现。

对于这种神奇的材料，国家也曾出台了多项政策大力鼓励行业发展。

在2022年，国家又先后出台《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南》和《关于开展2021年度重点新材料首批次应用保险补偿机制试点工作的通知》等政策明确提出推进新材料气凝胶发展。

目前，国内已经有近30家气凝胶生产企业。现有产能较大的公司有广东埃力生、纳诺科技、华陆新材、金纳科技、中凝科技等。

国家的鼓励支持加上天生优越，气凝胶市场呈现出快速的发展势头。

据测算，2021—2025年我国气凝胶市场年复合增长率将达68.9%。到2025年，我国气凝胶市场规模将超过百亿，市场爆发的曙光已经出现。

气凝胶良好的发展势头也吸引了一批行业外公司进入，比如中国石化。

随着更多企业加入，气凝胶在未来还将被开发出更多的应用场合，整个产业也正在变得繁荣起来。