气凝胶隔热材料(气凝胶行业深度报告：“隔热王者”，双碳目标开启成长赛道)

Posted 2023-05-30

篇首语：不要让世界改变你的微笑，用你的微笑改变世界。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了气凝胶隔热材料(气凝胶行业深度报告：“隔热王者”，双碳目标开启成长赛道)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

气凝胶隔热材料(气凝胶行业深度报告：“隔热王者”，双碳目标开启成长赛道)

（报告出品方/作者：中国银河证券，任文坡）

一、气凝胶：隔热材料之王

1.1 气凝胶被称为“蓝烟”，改变世界的神奇材料

1931年气凝胶正式问世，是目前已知导热系数最低、密度最低的固体材料，因轻若薄雾颜色泛蓝，又被称为“蓝烟”；具有超长的使用寿命、超强的隔热性能、超高的耐火性能等，被誉为 “改变世界的神奇材料”。

常规气凝胶比表面积~700m2 /g，孔隙率95%-99.8%，均匀分布的纳米级孔隙结构几乎隔绝热传导和热对流，赋予其远胜其他传统材料的隔热性能，导热率最低可达0.012-0.016 W/(m·K)，只相当于空气的1/2。

1.2 气凝胶结构独特，赋予众多优异性能

相比其他保温材料，气凝胶导热系数最低、质量最轻，耐热温度更高。实现相同保温效果，气凝胶厚度不足其余材料1/3；厚度更薄，散热面积更小，管线温降更低，热效率更高，同时最大限度节约空间；若地下管道保温，则大幅减少开挖量。

1.3 气凝胶下游应用广泛，以隔热保温为主导

由于气凝胶超强隔热等性能，早期主要应用在航天、军工和国防领域，随后逐步扩展至石化、工业、建筑、交通、日用等领域；在电极载体材料、催化材料、传感材料、纳米灭菌材料、药物释放等诸多新兴领域均有广泛研究。目前，气凝胶下游集中在工业管道保温，如油气项目、工业隔热，以及建筑建造隔热等。随着应用领域的不断拓宽，新能源汽车、日用户外等领域市场也将逐渐打开。

1.4 气凝胶种类丰富，已成为庞大气凝胶家族

气凝胶已经从最初的SiO2气凝胶发展成为庞大的气凝胶家族。

根据气凝胶的外观，可分为块体、粉末和薄膜；根据气凝胶的制备方法，可分为气凝胶、干凝胶、冻凝胶；根据不同微观结构，可分为微孔（<2nm）、中孔（2~50nm）和混合多孔气凝胶；根据基体，可分为无机、有机、混合和复合气凝胶；最常用的气凝胶分类方法是通过组分来区分，可分为单组分和多组分气凝胶。

单组分气凝胶包括氧化物气凝胶、碳化物气凝胶、氮化物气凝胶、石墨烯气凝胶、量子点气凝胶、金属气凝胶、聚合物基有机气凝胶、生物质基有机及碳气凝胶、硫化物气凝胶等。

多组分气凝胶（复合气凝胶）是指由两种及以上单组分气凝胶构成或者由纤维、晶须、纳米管等增强体与气凝胶基体相结合的气凝胶复合材料。如，有机纤维-SiO2复合气凝胶等。组成、结构不同的气凝胶，展现出独特的性质，适用于特定的应用场景。

1.5 气凝胶主流制备流程：溶胶-凝胶+干燥

目前大规模产业化的是SiO2气凝胶，以此为例介绍气凝胶的制备流程。气凝胶的制备通常包含溶胶-凝胶和干燥两个主要过程：第一步是通过溶胶凝胶过程制备湿凝胶；第二步是利用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。

1.6 气凝胶改性取长补短，未来仍需持续优化

在SiO2气凝胶的制备过程中，可采用纤维复合和柔韧改性来提高力学强度，疏水改性增加疏水性，掺杂改性提高高温下的稳定性，从而弥补SiO2气凝胶自身力学性质差、吸水后结构易坍塌等缺点。SiO2气凝胶作为相对成熟的产品，目前的发展方向主要在降低成本、提高产能、设计研发综合性能更优的商业化产品。

1.7 气凝胶研发热度不减，专利申请数高速增长

2000年-2021年，我国一共公开了气凝胶相关专利14550项。2000年公开气凝胶相关专利15项，到2010年也仅有91篇；之后专利数量迅猛增加，2021年达到 3079篇，2010-2021年专利公开数量年均复合增长37.7%，充分表现出气凝胶的研究热度以及潜在的巨大商业价值。

二、“政策+标准” 持续出台，推动产业健康高质发展

2.1“双碳”政策不断完善，推动低碳高质量发展

实现碳达峰、碳中和，是党中央、国务院作出的重大战略决策，是推动实现高质量发展的内在要求。

2.2 国家部委陆续出台文件，推进节能降碳绿色转型

在“双碳”目标背景下，我国持续出台相关文件，一方面继续坚决遏制“两高”项目盲目发展，另一方面持续推进节能降碳绿色转型。

2.3 气凝胶作为高效节能材料，政策面大力支持发展

气凝胶是国家基础战略性前沿新材料，对降低碳排放、实现“双碳”目标具有重要战略意义。国家和地方密集出台多项政策，同时出台保险补偿机制等，大力鼓励气凝胶行业发展。

2.4 气凝胶标准不断出台，推动行业规范发展

气凝胶行业标准不断推出和立项，一方面，有利于规范气凝胶在工业、建筑、交通、新能源、航空航天等领域的运用，在设计、施工和验收等环节提供技术保证；另一方面，随着气凝胶的优越性能逐步被市场认可，不同领域、不同用途气凝胶标准的出台有助于打开气凝胶下游市场的广阔消费空间。（报告来源：未来智库）

三、气凝胶应用灵活宽泛，下游需求空间广阔

3.1 气凝胶形态多样，下游应用灵活宽泛

气凝胶形态多样，包括气凝胶毡、板、布、纸、颗粒、粉末、涂料和异形件等，产品多样化赋予其更加灵活宽泛的下游应用。气凝胶毡、板、布、纸和异形件，是气凝胶与相应产品形态的纤维复合所得。毡产量最大、应用最广，用于管道、储罐、炉体、交通、建筑等保温隔热；板可用于大型设备和建筑内外墙保温；气凝胶布、纸和异形件主要用于一些特殊领域。如，布主要是服装鞋帽以及汽车领域等；纸（薄毡）主要是热电池和一些空间极小或管径极细或希望缠绕施工的领域；异形件基本上用于军工和制作可拆卸保护套。

3.2 气凝胶行业快速发展，市场需求空间广阔

气凝胶材料由于其优异的保温隔热性能，目前行业整体处于生命周期的成长期，多领域蓬勃发展。综合多家机构预测，全球气凝胶市场将保持10%左右的复合增速。 Markets And Markets 数据显示，全球气凝胶市场将从2020年6.38亿美元增长到2025年10.45亿美元，年均复合增长10.4%；IDTechEX预计，到2031年全球气凝胶市场规模将超过一倍以上增长，年均复合增长8.8%以上；增长主要来自中国生产商的不断扩产、下游需求的多样化发展，以及新型气凝胶材料（如聚合物气凝胶）的商业影响开始显现。

3.3 油气领域：气凝胶下游最大应用市场

相比传统保温材料，气凝胶绝热毡具有使用温度范围更广、隔热更优、厚度更薄（传统材料的 1/3-1/5）、更抗腐蚀、憎水率高、使用寿命长达15年（传统材料3-5年，大修时修修补补）、更防火等优点，是“双碳”目标下石化、LNG管线等实现节能降碳的优选材料。

3.4 建筑建造：气凝胶潜在发展市场

保温材料按照化学性质可分为无机和有机两类。无机材料包括岩棉、玻璃棉、发泡水泥、真空绝热板（VIP）、气凝胶等，具有不易燃特性；有机材料包括EPS、XPS、聚氨酯等，具有更优良的保温性能，但具有易燃性，燃烧后产生有害气体，需添加阻燃剂。

3.5 交通运输：电动汽车或将成为未来重要增长级

气凝胶可为动力电池隔热提供安全保障，除用于动力电池电芯之间，还可用于模组与壳体之间、电池箱外部。2020年5月，工信部发布《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，增加电池系统热扩散试验，要求电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安全逃生时间。

3.6 航天军工：大展身手的“隔热王者”

气凝胶是航天军工领域的绝佳材料。受飞行环境影响，航空航天材料需具备低密度、高硬度、耐高温、低导热的特性。航空航天领域常用的几类隔热材料包括酚醛树脂、玻璃纤维、气凝胶等，而气凝胶被认为是理想的隔热材料。

3.7 服装领域：高端防寒市场有望实现突破

我国羽绒服市场规模增速可观且稳定。目前防寒服装主要以羽绒服为主，其主要填充料为鸭绒、鹅绒等，通过羽绒细丝交织在一起降低空气流速，阻止空气对流对热量的散失。据中国服装协会数据显示，2015年我国羽绒服市场规模为767亿元，2021年增长至1562亿元，2015-2021年年均复合增速达到12.6%。

四、降成本、扩规模助力行业迎接风口

4.1 气凝胶成本构成：原料成本占到近五成

气凝胶因其独特的性能受到了众多行业的青睐，却因高昂的原料成本和制造费用而使用受限。 Aspen Aerogels数据显示，材料成本约占总成本的48%，制造成本约占44%。具体来看，气凝胶的生产成本主要集中在硅源（原料）、设备折旧（干燥）及能耗（干燥）方面。因此，气凝胶降成本主要从干燥成本和原料成本着手。

4.2 干燥技术不断革新，利于制造成本大幅下降

常压干燥成本优势明显，有助于降低制造成本。气凝胶干燥主流工艺包括超临界干燥和常压干燥。其中，常压干燥在设备投入和生产成本上优势明显。我国干燥技术不断革新和突破，通过使用低成本的无机硅源搭配常压干燥技术取代高成本的有机硅源超临界制备工艺，大大减少了制备时间，缩短了投资回收期，制造成本降低至超临界干燥技术的1/20；常压干燥技术具有广阔发展前景。

4.3 原材料：目前有机硅源为主流路线

目前有机硅源为主流路线。一方面，有机硅源适用范围广，可同时适用于超临界干燥工艺和常压干燥工艺。另一方面，部分无机硅源应用受限。尽管无机硅源的价格远低于有机硅源，但杂质较多，在硅酸钠生产气凝胶过程中需要进行大量水洗和有机溶剂置换，生产过程劳动强度大、制备周期较长、需要废水处理等特点限制其目前大范围运用。

4.4 我国是功能性硅烷主产国，产能仍旧维持稳步扩张

2011-2021年全球功能性硅烷产能、产量稳步增加，产量年均复合增长6.08%。其中，受疫情影响，2020年全球开工率下降导致产量略有下降。我国是全球功能性硅烷的主产国，2021年产能和产量分别占全球72.9%和67.5%。

4.5 多晶硅行业是四氯化硅的潜在重要来源

工业上生产四氯化硅的方法包括工业硅氯化法、碳化硅氯化法、硅铁氯化法、硅藻土氯化法。目前主要以工业硅氯化法为主，但该工艺能耗大、成本高。

4.6 各方企业加大扩产，规模放量有助于降成本

在政策支持下，基于气凝胶产品巨大的市场空间，多家企业入局气凝胶行业，推动行业产能加速扩充。根据企业披露数据初步统计，目前国内气凝胶复合材料产能约为29.9万方/年，同时有超过165万方/ 年的产能将在远期陆续投放。随着气凝胶行业产能的扩张，未来产业链一体化的企业或将凭借成本优势和渠道优势脱颖而出。

五、重点公司分析

晨光新材：功能性硅烷行业领先，气凝胶全产业链布局

2021年公司主营的功能性硅烷业务，市场需求较 2020 年出现了比较明显的增长，在涂料、复合材料、胶粘剂等行业中，对功能性硅烷的需求增长显著。比较典型的，在气凝胶新材料中，对正硅酸乙酯（CG-502）的需求增长明显。

宏柏新材：含硫硅烷细分龙头，深化气凝胶全产业布局

目前公司下游客户主要集中于轮胎企业，主营产品需求回升。2021年全球乘用车轮胎销量大幅增长，其中原配轮胎销量增速为2%，替换轮胎销量增速为11%。2021年公司实现营业收入12.83亿元，同比增长43.0%，2016-2021年年均复合增长15.1%；实现归母净利润1.68亿元，同比增长36.7%，2016-2021年年均复合增长16.9%。