说起气凝胶，想必大家已经不陌生了，它号称是“世界上最轻的固体”，因为质量轻、隔热强、承受力大，被广泛应用于各行各业，甚至我们刚刚送上火星的“祝融号”，里面就有它的贡献。被包裹在表面的一层气凝胶，对载荷负担极低，能保护火星车承受进入火星大气层达到1200℃的高温冲击，同时减缓震动完美着陆。

相比于普通多孔材料，气凝胶有一个重要的特点：其骨架在纳米尺度。因此，当可见光穿过时散射较小，看上去像“冻住的烟”。

轻如无物的气凝胶

气凝胶的分类

气凝胶在世界范围内起步很早，可追溯到1931年，当时美国斯坦福大学的Samuel Stephens. 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”，是从湿凝胶中驱除液体而不破坏固体形状。按照通常的技术路线，很难做到这一点，一旦让湿凝胶干燥，凝胶将会收缩，这种收缩经常是伴随着凝胶的严重破裂。Kistler采用乙醇超临界干燥技术，制备出世界上第一块气凝胶——SiO₂气凝胶，他预言气凝胶在催化、隔热、玻璃和陶瓷等领域有极大的应用价值。

气凝胶的超强隔热性能

但在其后几十年的发展里，气凝胶的产业化几经波折，已经历了三次产业化，目前正在第四次产业化的迅速发展中。在这期间，扩展了新的技术方向与应用市场，诞生了真正将气凝胶商业化运作的著名公司。

气凝胶产业化发展历程

国内最早于1955年，由同济大学波尔固体物理研究所对气凝胶展开研究。随后，清华大学、东华大学等高校也涉足过这个领域。中国技术工作者在常压干燥领域投入精力较多，到2004年，国内开始出现从事气凝胶材料产业化研究的企业，逐步推动气凝胶市场的成熟化、规模化，扩展和开发新兴应用领域，成为气凝胶第四次产业化的主力军。

超临界与常压干燥技术的对比

但国内的气凝胶自主创新之路经历了不少坎坷，2018年，美国国际贸易委员会（ITC）对美国阿斯彭气凝胶股份有限公司（Aspen Aerogels）提出的气凝胶隔热复合材料及其制造工艺侵权申诉做出调查仲裁：裁定两家中国公司存在侵犯知识产权的行为。

此次调查事件引起了国内气凝胶行业及科研人员对气凝胶专利产权的高度重视，气凝胶专利申请中新增的申请人数量逐年快速增加，目前主要集中在气凝胶制备工艺及设备上，这也是气凝胶产业化的需要重点突破的方向，表明国内已经有大批企业和研发机构涌入这一领域。

国家高度重视气凝胶的推广应用，将其列入战略性新兴产业，相关政策逐步完善。气凝胶的应用极为广泛，一般用于绝热、隔热材料，隔音材料，催化剂，吸附剂；在新能源方面，例如新型电池、储氢材料也有所应用。

据中国石油管道科技研究中心评估，以350℃蒸汽管道的保温应用为例，相比于传统保温材料，气凝胶的保温厚度减少2/3，节约能耗40%以上，每公里管道每年可减少二氧化碳排放125吨。

气凝胶的应用

中国二氧化硅气凝胶市场规模

国内自主崛起，技术逐步成熟，产能快速扩张，现今国内已涌现了一批包括埃力生高新科技有限公司、中国化学华陆科技有限公司、爱彼爱和新材料有限公司等可规模化生产气凝胶及气凝胶复合材料的有实力的企业，现阶段我国气凝胶产品下游主要集中在油、气、工业管道保温等领域，但发展潜力巨大，在尖端研究领域如航空航天、医药等方面已颇具成果，只待产业结构优化，早日让我国气凝胶产业步入新的阶段。

参考来源：

1.“胶黏剂在线”微信公众号文章：《气凝胶，一个百亿美元空间的新材料赛道》；

2.中国科学院官网科普文章：《世界上最轻的固体——气凝胶》；

3.https://wenku.baidu.com/view/5e1e3c445a1b6bd97f192279168884868662b813.html

粉体圈 小吉