20世紀(jì)30年代初,美國(guó)斯坦福大學(xué)的S.S.Kistler教授首次采用超臨界萃取法成功制備了二氧化硅氣凝膠材料。這種氣凝膠材料的分散介質(zhì)是氣體,作為凝膠網(wǎng)絡(luò)骨架的固體相及網(wǎng)絡(luò)的空隙結(jié)構(gòu)均為納米級(jí)別。氣凝膠材料這種獨(dú)特的連續(xù)三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使其表現(xiàn)出了獨(dú)特的性能,如:高孔隙率(可達(dá)80%~99.8%)、高比表面積、低熱傳導(dǎo)系數(shù)、低介電常數(shù)、低光折射率、低聲速等。
二十世紀(jì)九十年代,氣凝膠材料又被應(yīng)用于雙面窗隔熱。這些實(shí)際應(yīng)用的成功激發(fā)了材料學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等多領(lǐng)域科學(xué)家的研究興趣,氣凝膠的分形結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、低溫?zé)釋W(xué)性質(zhì)及網(wǎng)絡(luò)骨架與分子間的相互作用等成為了基礎(chǔ)研究的前沿課題。在實(shí)際應(yīng)用方面,氣凝膠材料已被應(yīng)用于Kherenkov探測(cè)器、高效隔熱材料、聲阻抗耦合材料、制備高效可充電電池等。氣凝膠材料被列為20世紀(jì)90年代以來(lái)10大熱門科學(xué)技術(shù)之一,有望和前幾代神奇產(chǎn)品,如20世紀(jì)30年代的酚醛樹脂、20世紀(jì)80年代的碳纖維和90年代的硅樹脂相媲美,并被稱為未來(lái)可能改變世界的材料。
國(guó)內(nèi)目前有紹興納諾高科有限公司,山西天一納米材料科技有限公司,廣東埃力生高新科技有限公司等幾家公司,但其生產(chǎn)規(guī)模均較小,產(chǎn)品都以氣凝膠粉末為主,主要應(yīng)用在工業(yè)以及建筑行業(yè)的保溫領(lǐng)域。
氣凝膠材料經(jīng)過80多年的發(fā)展,已經(jīng)逐漸從實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)階段步入工業(yè)化應(yīng)用階段,雖然價(jià)格昂貴,應(yīng)用不廣,但在民用、航天、軍事等高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用目前是無(wú)法取代的。隨著現(xiàn)代制備技術(shù)的不斷發(fā)展,成本進(jìn)一步降低,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹?lái)越廣。氣凝膠的輕量化、復(fù)合化和柔性化將是二十一世紀(jì)氣凝膠超級(jí)隔熱材料的主要發(fā)展方向。
智研咨詢發(fā)布的《2017-2022年中國(guó)氣凝膠行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告》指出:隨著產(chǎn)業(yè)工藝技術(shù)水平的日臻成熟以及航空航天、建筑節(jié)能等領(lǐng)域氣凝膠產(chǎn)品滲透力度的加深,近五年來(lái)膠產(chǎn)品需求規(guī)模年均增速在10%左右。2013年全球氣凝膠需求市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到7.68億美元,規(guī)模同比增長(zhǎng)8.3%;2014年行業(yè)規(guī)模約為8.52億美元,較2013年同期增長(zhǎng)10.9%;2015年全球氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到9.26億美元,較2014年增長(zhǎng)8.7%。
2009-2015年全球氣凝膠需求市場(chǎng)規(guī)模走勢(shì)
年份 |
需求規(guī)模:百萬(wàn)美元 |
同比增長(zhǎng) |
2009年 |
526 |
—— |
2010年 |
563 |
7.0% |
2011年 |
636 |
13.0% |
2012年 |
709 |
11.5% |
2013年 |
768 |
8.3% |
2014年 |
852 |
10.9% |
2015年 |
926 |
8.7% |
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