（報告出品方/作者：華安證券，劉萬鵬）

1 氣凝膠：15 項世界之最齊身的材料

1931 年氣凝膠被髮明出來，由於各類性質非常極致，在過去的近百年裡一直吸 引了眾多的目光。氣凝膠憑藉極低的密度、極小的孔徑、極低的隔熱係數、極低的 聲音傳播速度等創下 15 項世界之最。同時，氣凝膠作為一類材料的統稱，隨著科 研人員研究的深入，陸續製備了多種氣凝膠。同時，氣凝膠方便加工，製品形態多 樣。綜上，氣凝膠的應用場景眾多，從航天、軍工等要求嚴苛的高科技領域到工 業、交通、日用等領域，都有氣凝膠發揮性能的地方。

1.1 氣凝膠是改變世界的神奇材料

氣凝膠是一種固體物質形態，也是世界上密度最小的固體，被稱為“凝固的煙”、 “藍煙”。曾被《科學》雜誌譽為“可以改變世界的神奇材料”。氣凝膠之所以“神奇”，是因為自身具有很多極致的性質。氣凝膠曾經因性質優 異創下 15 項“吉尼斯世界紀錄”。

氣凝膠超級輕，是目前已知最輕的固體材料。在一些對重量要求苛刻同時對絕 熱要求極高的場景，氣凝膠是唯一選擇。在“天問一號”火星探測器中，“祝融號”火星車表面鋪設了大面積的氣 凝膠板。超輕的特性極大地減小了火星車的負擔，讓它跑得更快，跑得更遠。同時， 在“天問一號”著陸階段，周圍的溫度超過 1000℃，而 10mm 左右的氣凝膠材料就能 夠使溫度處於可接受的範圍，在火星車巡視階段，氣凝膠能夠確保火星車在-130℃ 的環境正常工作。

二氧化矽氣凝膠是迄今為止保溫效能最好的材料。熱的傳遞有三種方式：熱對 流、熱傳導、熱輻射。最好的保溫絕熱材料需要是木桶型的。儘管空氣的熱導率很 低，但是我們能在一定距離內感受到空調、火爐的溫度，是因為空氣熱傳導和熱輻 射的存在。而氣凝膠憑藉極低的體積密度及奈米網格結構的彎曲路徑阻止了氣態和 固態熱傳導的同時，由於其孔徑尺寸低於常壓下空氣分子平均自由程，氣凝膠空隙 中的空氣分子近似靜止，從而空氣的對流傳熱得到限制，趨於“無窮多”的空隙壁使 熱輻射降至最低。氣凝膠完美對抗了三種熱的傳遞方式，導熱係數甚至達到 0.013 W/m.K 以下，比常溫下靜態空氣 0.025 W/m.K 還低，因此是迄今為止最完美的隔熱材 料。在管道包裹保溫方面，達到相同的隔熱效果，氣凝膠氈的厚度僅為岩棉的三分 之一厚，膨脹珍珠岩的五分之一。

氣凝膠多孔的 3D 互連網路結構使得離子、分子能夠容易地進入內部，而分層多 孔結構提供了高比表面積和高反應活性接觸面，這些結構特性使碳氣凝膠作為超級 電容器和電池中的非均相催化劑載體、吸附劑和電極材料有很好的應用前景。除此 之外，氣凝膠還有憎水率高、使用壽命長等性質特點。

1.2 氣凝膠族譜豐富，二氧化矽氣凝膠最成熟

氣凝膠是透過溶膠凝膠法，用一定的乾燥方式使氣體取代凝膠中的液相而形成 的一種奈米級多孔固態材料。目前主流的氣凝膠製備過程就是溶膠-凝膠法與超臨界 乾燥相結合。

不同的化合物透過氣凝膠的製備過程形成了各種各樣的氣凝膠，豐富了氣凝膠 的品種、完善了氣凝膠效能、讓氣凝膠能在更多應用中。目前最常見也是發展最為成熟的氣凝膠是二氧化矽氣凝膠，二氧化矽氣凝膠屬 於氧化物氣凝膠，除此之外，還有碳化物氣凝膠、氮化物氣凝膠、有機氣凝膠、碳氣 凝膠、生物質氣凝膠、複合氣凝膠及其他氣凝膠。各個分類中中已經合成了多種化 合物氣凝膠，結構性質各異。

1.3 氣凝膠形態多樣，應用廣闊

氣凝膠的形態多樣，包括氈、板、顆粒和塗料等。多樣化的產品形式使得氣凝膠 的應用更加靈活廣泛，下游市場需求空間巨大。氣凝膠性質優異，應用已經遍佈於石化、軍工、航天、電池、環保、建築、交通 等各個領域。氣凝膠對這些領域中的原始材料有明顯優勢，因此替代空間巨大。

在石化領域，氣凝膠憑藉極佳的隔熱保溫效能可以作為外保溫材料，如蒸餾塔、 反應管道、儲罐、泵、閥門、天然氣和 LNG 液化氣管道、深海管道等等。在高溫蒸 汽、導熱油或流體介質管線外包裹氣凝膠，一方面減少了管道暴露損失熱量，另一 方面這些區域往往受到重量、空間的限制，需要保溫材料輕量又輕薄，氣凝膠是唯 一完美契合的材料。同時，在海上漏油事故處理中，氣凝膠質量輕、吸附能力極強， 也得到認可。

在環保領域，纖維素氣凝膠可作為吸附劑從水中吸附油和其他有毒有機物，被 廣泛地應用於吸附脫除染料廢水。此外，生物質碳氣凝膠可以去除水中的多種重金 屬離子，如 Co(II)、Cd(II)、Pb(II)和 Sr(II)。

在建築領域，房屋門窗、牆壁的隔熱保溫正越來越被重視。現有的保溫材料或隔 熱能力不夠理想，或達到理想效果厚度太厚、太重，也有一些隔熱能力較好的材料 但阻燃能力不佳，容易引發房屋火災。而氣凝膠既可以作為現有保溫材料的升級替 代，同時兼顧防火、隔聲等功能，有望顛覆建築保溫材料現有格局。

在軍工領域，氣凝膠的效能得到了充分驗證。在軍車上覆蓋 6 毫米的防彈型 氣凝膠就能夠承受炸藥帶來的破壞力。東風-17 以氣凝膠隔熱材料作為外衣，使得東 風-17 在極快加速度的同時不被空氣摩擦所產生的高溫給破壞，而且氣凝膠材料良 好的透波效能不會阻擋東風-17 內部的制導裝置。另外，氣凝膠可以作為飛機、艦船/艇、坦克、導彈等的外層材料,起到防輻射、吸收紅外線和漫反射波實現隱形 功能，遮蔽自身電子訊號實現反偵察的功能。在水下探測中氣凝膠的低聲速和高 孔隙超輕質特性使之成為比較理想的超聲探測器的聲阻耦合材料和最佳水聲反聲材 料。當然，氣凝膠也用於軍用保溫帳篷等領域。

在航天領域，對材料的絕熱、輕量、抗壓能力要求最為嚴苛。俄羅斯“和平”號 空間站、美國“火星探路者”探測器和“火星漫步者”探測車、我國“長征五號”運 載火箭和“祝融號”火星車都曾使用氣凝膠材料進行絕熱保溫材料，“星辰號”飛船 用來收集彗星塵也使用了氣凝膠做的採集“手套”。2016 年 8 月，中國航天科工三院 306 所聯手華星美科新材料科技（江蘇）有限公司舉行簽約儀式，共同組建成立氣凝 膠技術國際研發中心，力圖打造國際先進、國內領先水平的氣凝膠技術研發基地。

在電池領域，目前鋰離子動力電池組熱失控事故時有發生，阻止熱失控電芯向 電池其他系統傳熱是主要解決思路。氣凝膠氈具有防火、隔熱、阻燃的特性，而且質感柔軟、易於加工，是非常理想的預防材料；另外在熱電池應用領域，氣凝膠作為熱 電池保溫筒的隔熱材料能夠解決多領域對熱電池的高效能、長壽命的要求。目前新 開發的氣凝膠玻纖氈能夠將電池包高溫耐受能力提高至 800℃以上，大大提高電池 的耐熱性。

在交通領域，氣凝膠材料主要應用在汽車防火隔熱保溫降噪層，大容量電池組 防火防水保溫盒，危險化學品運輸車、液化天然氣運輸船等特種運輸工具的保溫防 火層，高鐵和地鐵車體保溫隔熱降噪防火層等。在交通事故引發的火災中，著火點 一般集中在發動機倉位置。在發動機倉和駕駛艙之間加一層氣凝膠防火隔離牆，可 以阻隔火勢蔓延到駕駛艙中。

在日常生活中，凡是需要保溫的地方，氣凝膠都具有應用的可能性。 氣凝膠滑雪服：超薄的保溫厚度和良好的柔韌性，A 級防火效能和荷葉般的疏水 效能，使氣凝膠防寒服相比傳統羽絨服更薄一些，而且保溫效能極好。

克羅值是評定衣服保暖效果的重要指標。研究者們總結出了一個服裝熱阻計算 公式： Iclo=6.45×[（tS-tA）/Φ]-0.8 在這一公式中，tS 為人體溫度，通常取 33.3℃；tA 為環境溫度；Φ為單位面積 的單層服裝在單位時間內傳遞的熱量，一般取M的75%，M為人的基礎代謝熱量58W/m； Iclo 為人體身上穿的所有衣服克羅值（clo）的總和，檢測表明，0.2cm 厚的氣凝膠 複合棉纖氈的克羅值為 1.73。理論上，人體單穿一件內襯 0.6cm 厚氣凝膠複合棉纖 氈的衣服，即可在-8℃的環境溫度下保證溫暖。

氣凝膠複合棉纖氈的熱導率為 3.77 W/（m 2·K），羽絨的熱導率為 5.93 W/（m 2·K）， 僅 0.2cm 厚的氣凝膠複合棉纖氈（保溫率 74.03%），即可相當於 4cm 厚的羽絨纖維 （保溫率 78.12%）的保溫效果。

氣凝膠網球拍：以氣凝膠為填充材料製成的網球拍或羽毛球拍，利用氣凝膠的 奈米多孔結構，可以更好地吸能、減震，大大降低了患上“網球肘”的風險。另外， 這種球拍的擊球能力更強大。

氣凝膠登山靴：氣凝膠材料可以應用在鞋墊、鞋面、鞋跟和踝部包裹等部位。通 常的使用方法是在兩層面料中間夾一層氣凝膠材料。而使用約 2mm 厚的氣凝膠材料 即可以滿足鞋子的保溫效能需求。

2 產業鏈或加速脫瓶頸

氣凝膠自 20 世紀 30 年代發明以來一直是研究人員的寵兒，但在應用端卻並沒 有得到普及。究其原因是氣凝膠的技術不夠成熟、成本過高。目前我們看到國內在 氣凝膠原料成本和工藝技術上或有巨大突破，因此看好氣凝膠這一次的完全崛起。

2.1 原料成本有望下降

目前產業化程度最高的氣凝膠為矽基氣凝膠，其生產成本主要集中在原料矽源、 乾燥裝置折舊和能耗三塊，換言之氣凝膠的成本下降需要在這三方面發力。

二氧化矽氣凝膠的製備過程首先要得到二氧化矽凝膠，再透過乾燥手段使氣體 取代凝膠中的液相從而形成氣凝膠。目前，生產原料有兩種。一種是無機矽源，包括 水玻璃（矽酸鈉）和四氯化矽，另一種是有機矽源，包括正矽酸甲酯（TMOS，又稱四 甲氧基矽烷）和正矽酸乙酯（TEOS，又稱四乙氧基矽烷）等功能性矽烷。

其中，有機矽源純度高，工藝適應性好，可以適配超臨界乾燥以及常壓乾燥工 藝，但有機矽元作為原料的缺陷是價格高，目前國內外採用超臨界乾燥工藝的企業 基本上都是採用有機矽源。無機矽源相對更加廉價，但長期以來應用較少。一方面 是由於無機矽源只能應用於常壓乾燥技術，常壓法發展還較不成熟；另一方面，以 水玻璃為矽源的氣凝膠製備過程中需要大量水洗凝膠中的鈉鹽，而鈉鹽的水溶液難 分離，造成大量的廢水難以處理，處理不當可能會造成大面積的土地鹽鹼化。 因此，目前最主流產業化生產路線是正矽酸酯為原料結合超臨界乾燥工藝的生 產過程。

正矽酸甲酯、正矽酸乙酯均屬於功能性矽烷。通常將主鏈為 Si-O-C 結構的有機 矽小分子統稱為功能性矽烷。功能性矽烷按用途分類可以分為矽烷偶聯劑和矽烷交 聯劑。矽烷交聯劑可以分為脫酸型、脫酮肟型和脫醇型三種。製作氣凝膠的正矽酸 甲酯、正矽酸乙酯、甲基三甲氧基矽烷等屬於脫醇型交聯劑。

全球功能性矽烷市場規模從 2015 年的 13.3 億美 元增至 2020 年的 17 億美元，CAGR 為 5%。其中亞太地區矽烷需求強勁，是推動全球 矽烷市場增長的主要因素。中國作為世界主要矽烷消費國，將引領亞太地區矽烷市 場的發展。2019 年全球功能性矽烷產能約為 62.1 萬噸/年，產量約為 43.9 萬噸。功 能性矽烷主要用於橡膠加工、粘合劑、複合材料等領域。

我國是世界最大的功能性矽烷生產、出口與消費國。儘管中國功能性矽烷 2019 年產能佔全球功能性矽烷產能的 69.1%，位居第一，也是最大的出口國以及主要矽烷 消費國。但我國矽烷以含硫矽烷為主。交聯劑主要依賴進口，因此導致有機矽源成本高 昂。隨著中國未來矽烷交聯劑產能的大幅提升，自給率將會逐漸提升，從而降低氣 凝膠的生產成本。2019 年，我國出口的矽烷品種主要為含硫矽烷，主要出口去向為美國、印度、 韓國、日本、荷蘭等國家或地區。同時，我國進口的矽烷品種主要為環氧基矽烷及交 聯劑，主要來自美國、日本和德國。

未來，在安全和環保要求持續收緊、供給側改革持續推進的背景下，矽烷企業將 朝著大型化、一體化和區域化的趨勢發展。隨著新能源汽車、複合材料和表面處理 等新興市場需求的壯大成熟，預計到 2023 年，我國矽烷總產量將達到 39 萬噸，與 2019 年相比，年均複合增長率為 9.6%。

另外國內常壓乾燥技術也在進步，未來不再是制約無機矽源的瓶頸。四氯化矽 大部分為多晶矽副產物。據頭豹研究院資料顯示，每生產 1 千克多晶矽將產生 10-15 千克四氯化矽。而四氯化矽隨著多晶矽產能的陸續投放，原料供給充足。

中國多晶矽產量連續七年位居全球首位。2020 年中國多晶矽產量為 39.2 萬噸， 同比增長 14.6%，約佔全球產量的 73%。由於下游光伏產業高速發展，矽料長期處於 供不應求的局面，自 2017 年起多家矽料企業均開啟多晶矽產能擴張，2015-2020 年 中國多晶矽年產量從 16.5 萬噸增長至 39.2 萬噸，複合增速 18.9%，同時中國多晶矽產 量佔全球比例連年上升。

預計在 2021-2025 年間，多晶矽料產量仍將處於高速增長期。按照複合增長率 20%,預計到 2025 年我國多晶矽年產量將達近 100 萬噸，副產的四氯化矽就將達 1000 萬～1500 萬噸。原材料充足以及產業鏈一體化的形成將有效降低氣凝膠材料成本中樞， 在市場上的替代效應更為明顯。

2.2 乾燥工藝取得進步

氣凝膠的生產首先是溶膠-凝膠反應過程，然後是利用乾燥工藝去除孔內液體。 為了去除溶劑而不會使孔隙塌陷，乾燥工藝對於氣凝膠的合成至關重要，而乾燥工 藝在氣凝膠成本中也佔有絕對分量。

乾燥工藝可分為超臨界乾燥、亞臨界乾燥、冷凍乾燥以及常壓乾燥。目前超臨界 乾燥工藝和常壓乾燥工藝是主流乾燥工藝。超臨界乾燥技術率先實現批次製備氣凝 膠技術,目前已經較為成熟。超臨界乾燥是透過對壓力和溫度的控制使溶劑在乾燥過 程中達到其本身的臨界點，形成一種超臨界流體，處於超臨界狀態的溶劑無明顯表 面張力，從而可以實現凝膠在乾燥過程中保持完好骨架結構。

由於超臨界乾燥工藝技術成熟、生產產品純度高，因此被廣泛應用於軍工、航天 等領域，但超臨界裝置屬於特種裝置，製造有門檻、投入高，使得成本承壓。而常壓 乾燥工藝的裝置投入較低，對廉價矽源接納能力強，但由於常壓乾燥工藝對配方設 計和流程組合最佳化要求高，目前工藝不夠成熟。

超臨界乾燥包括高溫超臨界乾燥、二氧化碳超臨界乾燥。1984 年，瑞典隆德集 團以正矽酸甲酯為矽料、採用高溫超臨界乾燥生產二氧化矽氣凝膠的工程中，因高 壓釜洩漏甲醇蒸汽發生爆炸。美國 Arlon Hunt 發明了以正矽酸乙酯為矽源，搭配超 臨界二氧化碳乾燥技術（以二氧化碳作為乾燥介質），一方面正矽酸乙酯毒性較正矽 酸甲酯更低，更一方面由於二氧化碳的臨界點溫度和壓力更低，使得乾燥過程的

儘管目前超臨界乾燥工藝日益成熟、產品質量滿足產業化要求，但是超臨界幹 燥裝置製造具有一定門檻，且原料有機矽源價格較高。而根據 NASA 資料顯示，常壓 乾燥的製造成本是超臨界工藝的 1/20。因此，常壓乾燥工藝仍然一直被生產廠家、 研究機構所關注的。

常壓乾燥原理是採用疏水基團對凝膠骨架進行改性，避免凝膠孔洞表面的矽羥 基相互結合並提高彈性，同時採用低表面張力液體置換凝膠原來高比表面積的水或 乙醇從而可以在常壓下直接乾燥獲得性能優異的氣凝膠材料。但常壓乾燥對前期處 理要求很高，且在乾燥過程中由於孔隙中固液介面的表面張力非常大，易發生收縮 和開裂。因此只有對常壓工藝成熟的生產企業才具有競爭優勢，否則成本優勢並不 突出。

此外，研究員也在研究其他創新性方法生產氣凝膠。根據研究團隊介紹，當蜻蜓從幼蟲中脫殼而出時，翅膀像果凍一樣，但在很短的 時間內會膨脹變硬並變得完全乾燥，變成類似於氣凝膠的多孔分層結構。原因是蜻 蜓身體會產生碳酸氫鹽分子，釋放二氧化碳氣體，調節身體壓力並同時乾燥翅膀， 這會”吹出“水分，讓它們的翅膀變得乾燥，穩定，輕盈且結實。實驗人員受此啟發， 透過在矽膠中加入碳酸氫鹽溶劑，並採用化學反應產生二氧化碳從內向外乾燥凝膠， 同時，二氧化碳被鎖在孔質結構中，防止了氣凝膠的塌陷。研究人員宣稱，這項技術將使生產成本降低 96％，從每公斤 100 美元左右降至 4 美元。

2.3 市場需求增長突出

過去七年，我國氣凝膠市場規模穩步高速增長。我國氣凝膠市場主要分氣凝膠 製品和氣凝膠材料兩部分。

氣凝膠製品的市場規模從 2014 年 2.07 億元增長到 2020 年的 14.1 億元，複合 增長率達到 37.7%；氣凝膠材料的市場規模從 2014 年 1.83 億元增長到 2020 年的 15.9 億元，複合增長率達到 43.4%。從全球市場看，與隔熱材料整體市場比較，氣凝膠市場規模雖然目前佔比不是 很大，但增長尤為迅速。目前氣凝膠下游需求結構有 56%來自油氣專案，18%用於工 業隔熱，9%用於建築建造，8%用於交通。而在 2026 年，將有 14%用於建築，而交通 領域的需求將增至 13%。

目前眾多研究機構報告都表明，未來全球範圍內的新能源汽車高速增長几乎已 經成為共識，對於新能源汽車來說續航里程的提升需要高能量密度的動力電池支援， 但高能量密度電池的安全性是目前需要解決的難題。氣凝膠作為電池熱管理的關鍵材料將扮演重要角色。

根據我們華安團隊預測，2025 年我國汽車與工業管道領域氣凝膠的市場規模將 達到 64-77 億元，2030 年市場規模將達到 183-234 億元。如考慮在建築建材、航天 軍工、日常生活等其他領域氣凝膠需求增長，以及碳中和加速帶來爆發性增長，市 場規模增長空間會更大。

2.4 新增供給有利市場

目前國際上關於氣凝膠的研究主要集中在德、美、法、日等國，而在國內，氣凝 膠也已經有超過二十年的研究歷史，主要研究單位以國家奈米中心、中科院、國防 科大、同濟大學等為代表。可以說，氣凝膠是我國少數從工藝到產業化都能與國際 水平相提並論的頂級新材料，未來氣凝膠產業有望成為我國的王牌產業，引領全球 發展。

目前我國氣凝膠產業代表性的生產企業有數十家，技術路線主要以成熟的二氧 化碳超臨界萃取工藝為主，而超臨界萃取工藝的壁壘之一是乾燥裝置。其中，貴州 航天烏江機電裝置有限責任公司是國內唯一集超臨界萃取裝備設計、製造為一體的 生產廠家，具有較強的超臨界萃取成套裝備開發設計和超臨界流體技術應用研究能 力，與國內外裝置相比更加節能。

近年也有企業新建產能採用常壓乾燥工藝、減壓乾燥工藝。納諾科技現有 1 萬方氣凝膠超級絕熱材料中 5000 方是常壓法，5000 方是超臨 界，新建 12000 方也將採用常壓法。根據弘大科技官網介紹，弘大科技自主設計研 發的低成本減壓乾燥技術能夠使年產 100 立方米氣凝膠的生產裝置投資由 5000 萬元 降到 200 萬元。

隨著以華陸新材為代表等在建產能陸續投產，此外還有宏柏新材等公司準備量 產，我們認為供給端的擴大將有利於氣凝膠的市場滲透率的提升和成本下降。

3 崛起重點在於存量替代和增量拓展

長期以來，氣凝膠的技術成果層出不窮，但我們認為，在繼續探索新技術、低成 本技術手段生產氣凝膠的同時，後續更應注重氣凝膠的應用開發。簡言之，對於具 有極致性質的氣凝膠材料，尋找價效比契合的市場領域比做好氣凝膠更重要。

3.1 技術升級和應用拓展成就氣凝膠

氣凝膠的發展歷史就是一個技術進步和應用拓展互相促進的過程。自 1931 年氣 凝膠誕生以來，氣凝膠歷經四次產業化。第一次產業化是美國孟山都公司主導，但 由於成本過高、應用開發滯後而失敗；第二次產業化在 20 世紀 80 年代，因高溫超 臨界爆炸以及新技術經營不善而告終；第三次產業化中美國 Aspen Aerogel 成功將 氣凝膠商業化，將其應用於航天軍工、石化領域，受到市場青睞；目前氣凝膠處於我 國主導的第四次產業化過程中，新增眾多產能的同時進一步將氣凝膠的應用拓展到 了電池、交通等民用領域。

回顧氣凝膠的產業化歷程，數次受挫都與市場需求開發不足和價格過高有關。 作為絕熱材料，氣凝膠必須直面其他廉價材料的競爭。而技術進步、產能擴大、市場 認識的提高、需求升級將有助於這一市場的發展。因此，氣凝膠的必經之路是普及 應用的過程。近年來，我國陸續推出有關氣凝膠的政策檔案，對氣凝膠的產業發展進行指導 和促進。

3.2 氣凝膠替代傳統材料是“降維打擊”

在純粹追求效能的前提下，氣凝膠對同類材料相比是“降維打擊”。

目前除了在一些領域氣凝膠不夠經濟，在隔熱、防水、防火、耐壓、透氣等多個 維度，氣凝膠都很能打。在耐久性方面，矽基氣凝膠本身是很脆，但透過與增強纖維 等材料的複合製備，矽基氣凝膠材料耐用性已經足夠，理論使用年限約為 20 年（與 一般建築物的壽命相當）,最低使用年限 15 年。

在工業管道領域替代矽酸鹽氈等傳統保溫材料。為在油氣開採中需儘可能做好注 汽管道的保溫、儘可能縮小注汽鍋爐與井口間的蒸汽溫降，在電力行業熱電聯產中 做好管道保溫方可提高熱電聯產的輻射範圍。長期以來，工業管道採用矽酸鹽氈等 做保溫材料，其使用壽命短、結構鬆散，而且吸水導致管道表面腐蝕嚴重。替代品氣 凝膠氈具有柔韌度高，導熱係數低，疏水效能好，經久耐用等優點，應用在工業管道 既可有效降低能源損耗，又可延長管道使用壽命。

根據實際案例分析，管道外徑為 88.9mm，蒸汽溫度 350°C，1000m 長，氣凝膠 與傳統保溫材料的使用厚度、保溫效果對比如下：

方案一：氣凝膠氈作為保溫材料，內層用鋁箔降低熱輻射，保溫層外用彩鋼板防 護；

方案二：氣凝膠氈作為主體保溫材料，複合矽酸鹽氈輔助保溫，內層用鋁箔降低 熱輻射，保溫層外用彩鋼板防護；

方案三：複合矽酸鹽氈作為保溫材料，內層用鋁箔降低熱輻射，保溫層外用彩鋼板防護。

3.3 汽車領域是氣凝膠最具確定性的增量領域

在汽車領域，氣凝膠材料既可以用於整車製造，又可以用於新能源汽車電池。 整車方面，氣凝膠材料可以起到防火、隔熱、保溫、降噪等作用，在駕駛倉和發 動倉間加一層氣凝膠防火隔離牆，汽車著火點一般集中在發動機，汽車內飾多是織 物等易燃物，氣凝膠防火隔離牆可阻止火勢進入駕駛倉，為司機和乘客的撤逃留有 更多寶貴時間。

電池方面，目前新能源汽車的動力源主要來自於以鋰離子電池為主的動力電池 系統。應消費者對電動汽車裡程的需求，動力電池的能量密度在不斷提高。根據《中 國製造 2025》關於動力電池的發展規劃：2020 年，單個電芯級別的能量密度達到 300Wh/kg；2025 年，達到 400Wh/kg；2030 年，達到 500Wh/kg。

在能量密度不斷提高的同時，動力電池的安全性成為新的瓶頸。近年來，屢有新能源車起火新聞見之報端。其中電池自燃佔起火原因的比例高達 38%。

鋰離子動力電池在發生熱失控是一個連鎖放熱過程，不是瞬間完成的。隨著溫 度不斷升高依次是：高溫容量衰減——SEI 膜分解——負極——電解液反應——隔 膜熔化過程——正極分解反應——電解質溶液分解反應——負極與粘接劑反應—— 電解液燃燒等。這為我們解決動力電池熱失控提供了思路。透過在電池組內增加隔 熱層，阻斷熱失控從失控單體向周圍傳播，從而可以降低電池組的損害以及附帶的 破壞作用。

2020 年 5 月 12 日，GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》釋出。 這是我國電動汽車領域首批強制性國家標準之一，於 2021 年 1 月 1 日實施。該標準 在最佳化電池單體模組安全要求的同時，重點強化了電池系統熱安全、機械安全、電 氣安全以及功能安全要求，試驗專案涵蓋系統熱擴散、外部火燒、機械衝擊、模擬碰 撞、溼熱迴圈、振動、泡水、外部短路、過溫、過充等。特別要求電池單體在熱失控 後，電池系統在 5 分鐘內不起火不爆炸，為成員安全預留逃生時間。

做好電池組熱管理至關重要，寧德時代、上汽通用、宇通客車等公司的解決方案 是在電芯之間放置氣凝膠。氣凝膠材料導熱係數低，防火、防水效能優異，佔用空間 小，壽命長，且對環境無汙染，是最佳的汽車電池隔熱材料。同時，動力電車的效能 受溫度影響較大，溫度過低會影響到再生制動系統的效能，充電速度過慢而且充不 滿電，氣凝膠也能保障電池溫度不會過低。

根據上汽通用公司介紹，公司在純電動 MAV 別克微藍的電芯之間加入了納米級 氣凝膠，為別克微藍 410KM 版 140Wh/kg 的高電池能量密度和 13.1kW·h 的低能耗做 出了貢獻，強化了別克微藍電池組的安全性，為別克微藍的高壓系統能滿足系統安 全 ASIL D（汽車安全性等級最高等級）標準奠定了基礎。

4 重點企業分析

4.1 中國化學

中國化學是一家集勘察、設計、施工為一體，知識技術相對密集的工業工程公 司，是我國化學工業工程領域內資質最為齊全、功能最為完備、業務鏈較為完整的 工業工程公司之一。公司開展“三年五年規劃，十年三十年願景目標”中長期發展戰 略，以人才技術優勢為依託，實現研發和實業協調發展，使實業成為推動企業發展 的重要板塊，其中氣凝膠專案的建設是一項重大突破。當前公司氣凝膠產品的在建 專案位於重慶。

中國化學氣凝膠專案建設單位是中化學華陸新材料有限公司，建成後中國化學 氣凝膠專案將成為中國領先、世界一流的集研發、生產、上下游供應鏈為一體的氣 凝膠新材料產業基地。中化學華陸新材料有限公司（簡稱“華陸新材”）於 2020 年 09 月 23 日成立， 由華陸工程科技有限責任公司（簡稱“華陸科技”）控股。2018 年 12 月，華陸科技 投資參股中國航天科工集團貴州航天烏江機電裝置有限責任公司（簡稱“航天烏江”）。 航天烏江是國內唯一集超臨界萃取裝備設計、製造為一體的生產廠家，具有較 強的超臨界萃取成套裝備開發設計和超臨界流體技術應用研究能力，與國內外裝置 相比更加節能。

華陸科技對航天烏江原氣凝膠複合材料生產線進行改造和技術升級，聯合航天 烏江進行大規模、連續化生產氣凝膠複合材料全過程工藝流程開發，新增了溶劑高 效回收系統、智慧行車機器人與超臨界乾燥裝置快開裝置協同控制系統，成功實現 軍用技術轉民用。

在此之前，中國化學也曾助力陽煤集團建成投產亞洲最大氣凝膠專案。2018 年， 陽煤集團與深圳中凝科技有限公司達成戰略合作，合資成立了陽中新材氣凝膠生產 企業。擬建設專案為 30 萬立方米/年氣凝膠絕熱氈、2 萬噸/年氣凝膠粉體、5 萬噸/ 年功能性聚酯纖維。專案分三期建設，一期專案建設產能為2萬立方米/年氣凝膠氈、 1000 噸/年氣凝膠粉體。中國化學旗下賽鼎公司作為一期專案的總承包單位，實現了 當年開工、當年建成、當年投產的“氣凝膠速度”，幫助陽煤集團實現轉型發展。

4.2 泛亞微透

公司透過對 ePTFE（膨脹聚四氟乙烯）膜的改性及與基礎吸音棉、高性能幹燥劑、 SiO2氣凝膠等材料複合，不斷開發具有特殊聲、電、磁、熱、防水透氣、氣體管理、 耐候耐化學等特性的元件產品。公司生產的氣凝膠產品應用於航天、集中供熱、集 中供冷、石油、天然氣、化工、建築、交通、冶金、電子、環保等領域，氣凝膠材料 在高鐵列車保溫隔聲、汽車發動機保溫、冷庫、冷藏車保冷、太陽能集熱器、帳篷、 鞋墊、羽絨服、登山鞋等領域也有廣泛應用。

2019 年公司開建年產 1604 立方米 SiO2氣凝膠與 24 萬平方米 ePTFE 膜複合材料 產業化專案，產品為常壓法 SiO2氣凝膠 1520m3 /a、超臨界法 SiO2氣凝膠 84m3 /a、常 壓法 SiO2氣凝膠與 ePTFE 膜複合材料 20 萬 m 3 /a、超臨界法 SiO2氣凝膠與 ePTFE 膜 複合材料4萬 m 3 /a。其中氣凝膠生產專案為公司與浙江大學聯合開發的產學研專案， 此前已經通過了小試及中試。

2021 年公司以 1.56 億元收購上海大音希聲新型材料有限公司 60%的股權。大音 希聲生產的無機固態氣體超效絕緣材料（氣凝膠）透過遠東防火試驗中心“A-60”級 艙壁及甲板耐火試驗、取得中國船級社工廠認可及型式認可證書。同時大音希聲認 真貫徹武器裝備質量管理體系，公司生產的無機固態氣體超效絕熱材料（氣凝膠） 通過了海裝鑑定、裝艦[2012]11 號和海裝艦[2018]75 號，經過軍方嚴格稽核後獲得 了中央軍委裝備發展部頒發的《裝備承製單位註冊證書》。 公司收購大音希聲使得公司具有實現氣凝膠產業在軍用、民用高階領域的快速 增長的能力，進一步提高了公司的綜合競爭力。2020 年 11 月，泛亞微透在互動平臺上稱，公司募投專案產品 SiO2 氣凝膠玻纖 氈複合材料主要應用於三元鋰電池包電芯間隔斷，與寧德時代在洽談合作。

4.3 華昌化工

公司目前已經已經形成了煤化工、鹽化工、石油化工等多產品的產業格局。2021 年 3 月 4 日，公司公告增資參股愛彼愛和新材料有限公司（簡稱“愛彼愛和”）7.04%。

愛彼愛和是國內一家氣凝膠材料生產企業，在河北滄州、河南許昌建立了兩個 生產基地。滄州基地主要生產氣凝膠粉和氣凝膠複合氈系列產品，主要為石油煉化、 火力發電、原油開採、化工等領域企業提供高效節能產品，併為許昌基地提供氣凝 膠主材；許昌基地主要負責氣凝膠材料深加工，產品包括車用氣凝膠防火毯系列、 電池用氣凝膠隔離片系列，氣凝膠防火毯提供給宇通客車（根據公司介紹，2018 年 成為成為宇通客車氣凝膠最大供應商）、吉利汽車、申龍客車等知名客車企業，氣凝 膠隔離片則主要供給寧德時代（根據公司介紹，2019 年成為寧德時代、鋒巢等動力 電池的主要供應商）、國軒高科、天津力神、中航鋰電等企業。

愛彼愛和於 2019 年 10 月與北京理工大學簽訂了合作協議，共建阻燃材料研發 中心和國家級檢測中心。公司於 2019 年 11 月與瑞士聯邦材料測試與開發研究所、 德國漢堡大學、清華大學、同濟大學達成了戰略合作協議，計劃共建中歐氣凝膠產 業應用研究院。

4.4 華陽股份

華陽股份是華陽新材料集團（簡稱“華陽集團”，原陽煤集團）的控股子公司。 為實現公司轉型發展，努力把新材料產業打造成轉型發展的支柱產業，華陽集團在 氣凝膠領域率先取得突破。2018 年 10 月，華陽集團（49%）與深圳中凝科技有限公 司（51%）達成戰略合作，合資成立山西陽中新材責任有限公司（簡稱“陽中新材”）。

陽中新材建設的新型奈米二氧化矽氣凝膠技術應用研究及工業性示範專案，是 國內率先掌握常壓制備氣凝膠生產工藝的生產基地，突破了隧道式連續化生產難題， 使氣凝膠可以實現量產，充分發揮規模效應。

2021 年 4 月，華陽集團成功舉行氣凝膠科創城品牌釋出暨“智淨時代 向陽而 行”科技綠材系列產品釋出會，釋出了適用於綠色建築和超低能耗建築的氣凝膠系 列產品，其中包括公司氣凝膠保溫隔熱氈、氣凝膠隔熱塗料、氣凝膠淨化塗料、氣凝 膠保溫隔熱材料等。

4.5 宏柏新材

公司主要從事功能性矽烷、奈米矽材料等矽基新材料的研發、生產與銷售，產品 廣泛應用於汽車、橡膠製品、建築、醫藥醫療等行業。在專注於功能性矽烷作為主營 業務的同時，為了延展高附加值材料戰略佈局，公司已經在建氣凝膠生產基地，預 計年產 1 萬立方米功能性氣凝膠。未來，隨著宏柏新材氣凝膠材料業務的逐漸投產， 有望成為公司新的業績增長點。

宏柏新材功能性氣凝膠生產基地及相關建設專案總投資為 12 億元。專案主體及 配套專案建設期總計為 36 個月，計劃建設二氧化矽氣凝膠生產線，20000t/年奈米 二氧化矽生產線、20000t/年高溫矽橡膠生產線、配套 3.6 萬 t/a 鹽酸解析裝置、 50000t/年三氯氫矽合成及精餾系統、以及 6000t/年雙氨基矽烷生產線，8000t/年醯 氧基矽烷生產線，8000t/年環氧基矽烷生產線，6000t/年新型硫基矽烷生產線， 2000t/年硫氰基矽烷生產線，6000t/年甲基氯丙基二甲氧基矽烷生產線，專案同時 建設研發中心、智慧化倉儲物流中心及新材料應用中心等附屬配套工程專案。

2020 年 10 月，公司開始建造“江西宏柏新材料股份有限公司功能性氣凝膠生產 基地建設專案”（擴建專案），位於樂平市塔山工業現有廠區內，總投資 12236.25 萬 元，達產後可形成年產功能性二氧化矽氣凝膠 10000m³。二氧化矽氣凝膠複合材料生 產以水玻璃和烷氧基矽烷為原料，與玻璃纖維複合，採用常壓法對材料進行陳化洗 滌和乾燥。

5 風險提示

（1）氣凝膠產品市場推廣不及預期；

（2）生產工藝技術洩密導致技術擴散風險；

（3）超臨界裝置執行安全風險； 需求爆發產能投放不及預期；

（4）電池技術路線更新換代進度超預期；

（5）常壓法技術產業化進度不及預期；

（6）其他同類材料的技術突破超預期；

（7）原料價格大幅波動風險。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫官網】。

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