气凝胶行业报告（18页）

行业报告下载 2023年03月06日 07:23 管理员

从硅基气凝胶产业链来看，硅源材料主要分为无机硅源和有机硅源，无机硅源包括四氯化硅和水玻璃，有机硅源包括正硅酸甲酯（TMOS）、正硅酸乙酯（TEOS）、烷氧基硅烷等功能性硅烷。而下游的气凝胶制品包括气凝胶毡、气凝胶纸、气凝胶布、气凝胶板材、气凝胶粉末等，下游应用场景广泛，涉及石油化工、建筑建造、工业隔热、交通等领域，其中石油化工为最大应用领域，消费占比达到 56%，其次应用于工业隔热，占比为 18%。在新能源领域，气凝胶则主要应用于动力电池电芯之间的隔热阻燃、模组与壳体之间的隔热防震层、电池箱的外部防寒层和高温隔热层等。未来随着气凝胶技术的进步，我们认为其应用场景十分广阔，是具备成长空间的大赛道和大单品。气凝胶的生产制备主要分为两步：第一步通过溶胶-凝胶过程制得凝胶；第二步通过一定的干燥方法将凝胶内的液态物质替换为气态从而制得气凝胶。溶胶-凝胶过程是制备气凝胶最核心的过程，它通常是指前驱体在催化剂（酸或碱）的作用下进行水解缩聚反应后形成溶胶，进而通过老化形成凝胶的过程。通过改变前驱体种类、催化剂浓度、体系温度及 pH 等参数，可实现对凝胶骨架微观结构的调控。而材料的结构往往决定其所具有的功能，因而通过调节溶胶凝胶参数可制得具有特定功能的气凝胶。以市场占比最高的硅基气凝胶为例，其生产成本主要集中在原材料硅源、设备折旧以及能耗方面。

据 21 世纪经济报道新闻，Aspen Aerogels 数据显示，材料成本约占气凝胶总成本的 48%，制造成本约占 44%。因此，有效降低成本一方面依赖于制备工艺的突破，另一方面通过低成本原材料大规模产业化或者进一步降低原料单耗实现。其中干燥工艺是制约制备流程成本的主要因素。通常制备气凝胶的干燥方法主要分为 4 类：超临界干燥、亚临界干燥、冷冻干燥及常压干燥。超临界干燥法是最早提出、应用最为广泛的干燥方法。它是指将干燥溶剂的温度、压强均提升至其超临界点以上，从而消除凝胶孔洞内的气液界面，是对样品进行干燥的方法。为了避免溶剂的蒸发，在超临界干燥前会预先向高压釜内充入一定量的 N2，从而达到预增压的效果。通常被用于超临界干燥的试剂包含以乙醇为代表的有机溶剂与液态 CO2 两类，与有机溶剂相比，选用液态 CO2 作干燥介质操作更为安全，同时较低的超临界温度及压力会使凝胶骨架在干燥过程中基本保持不变，凝胶表面的化学基团也会相对稳定存在，但 CO2 超临界干燥存在漫长的溶剂替换过程，同时要求被替换的溶剂能够与液态 CO2 互溶，因此时间成本较高。但是超临界 CO2 干燥法工艺较为成熟，工艺包完善，为市面上较多采用的气凝胶生产工艺，如爱彼爱和、晨光新材、宏柏新材等公司均采用此方法。常压干燥不需要超临界干燥所使用的高压釜，但需要漫长的溶剂替换过程，从而避免在干燥过程中凝胶吸水以及气液界面张力对凝胶骨架造成破坏。通常在进行常压干燥前需要将凝胶内的溶剂替换为表面张力较小的试剂，之后对凝胶表面进行修饰处理，即将凝胶表面亲水的羟基替换为疏水的甲基，最后再进行干燥。相对于超临界干燥而言，常压干燥在保持气凝胶微观结构的同时也有效地降低了干燥过程的危险性，是 4 种常见的干燥方法中操作最简单、使用最经济的方法。常压干燥工艺可降低气凝胶的生产成本，但是工艺难度较大。

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