（报告出品方/作者：华安证券，刘万鹏）

1931 年气凝胶被发明出来，由于各类性质非常极致，在过去的近百年里一直吸 引了众多的目光。气凝胶凭借极低的密度、极小的孔径、极低的隔热系数、极低的 声音传播速度等创下 15 项世界之最。同时，气凝胶作为一类材料的统称，随着科 研人员研究的深入，陆续制备了多种气凝胶。同时，气凝胶方便加工，制品形态多 样。综上，气凝胶的应用场景众多，从航天、军工等要求严苛的高科技领域到工 业、交通、日用等领域，都有气凝胶发挥性能的地方。

1.1 气凝胶是改变世界的神奇材料

气凝胶是一种固体物质形态，也是世界上密度最小的固体，被称为“凝固的烟”、 “蓝烟”。曾被《科学》杂志誉为“可以改变世界的神奇材料”。气凝胶之所以“神奇”，是因为自身具有很多极致的性质。气凝胶曾经因性质优 异创下 15 项“吉尼斯世界纪录”。

气凝胶多孔的 3D 互连网络结构使得离子、分子能够容易地进入内部，而分层多 孔结构提供了高比表面积和高反应活性接触面，这些结构特性使碳气凝胶作为超级 电容器和电池中的非均相催化剂载体、吸附剂和电极材料有很好的应用前景。除此 之外，气凝胶还有憎水率高、使用寿命长等性质特点。

1.2 气凝胶族谱丰富，二氧化硅气凝胶最成熟

气凝胶是通过溶胶凝胶法，用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成 的一种纳米级多孔固态材料。目前主流的气凝胶制备过程就是溶胶-凝胶法与超临界 干燥相结合。

不同的化合物通过气凝胶的制备过程形成了各种各样的气凝胶，丰富了气凝胶 的品种、完善了气凝胶性能、让气凝胶能在更多应用中。目前最常见也是发展最为成熟的气凝胶是二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶属 于氧化物气凝胶，除此之外，还有碳化物气凝胶、氮化物气凝胶、有机气凝胶、碳气 凝胶、生物质气凝胶、复合气凝胶及其他气凝胶。各个分类中中已经合成了多种化 合物气凝胶，结构性质各异。

1.3 气凝胶形态多样，应用广阔

气凝胶的形态多样，包括毡、板、颗粒和涂料等。多样化的产品形式使得气凝胶 的应用更加灵活广泛，下游市场需求空间巨大。气凝胶性质优异，应用已经遍布于石化、军工、航天、电池、环保、建筑、交通 等各个领域。气凝胶对这些领域中的原始材料有明显优势，因此替代空间巨大。

在石化领域，气凝胶凭借极佳的隔热保温性能可以作为外保温材料，如蒸馏塔、 反应管道、储罐、泵、阀门、天然气和 LNG 液化气管道、深海管道等等。在高温蒸 汽、导热油或流体介质管线外包裹气凝胶，一方面减少了管道暴露损失热量，另一 方面这些区域往往受到重量、空间的限制，需要保温材料轻量又轻薄，气凝胶是唯 一完美契合的材料。同时，在海上漏油事故处理中，气凝胶质量轻、吸附能力极强， 也得到认可。

在环保领域，纤维素气凝胶可作为吸附剂从水中吸附油和其他有毒有机物，被 广泛地应用于吸附脱除染料废水。此外，生物质碳气凝胶可以去除水中的多种重金 属离子，如 Co(II)、Cd(II)、Pb(II)和 Sr(II)。

在建筑领域，房屋门窗、墙壁的隔热保温正越来越被重视。现有的保温材料或隔 热能力不够理想，或达到理想效果厚度太厚、太重，也有一些隔热能力较好的材料 但阻燃能力不佳，容易引发房屋火灾。而气凝胶既可以作为现有保温材料的升级替 代，同时兼顾防火、隔声等功能，有望颠覆建筑保温材料现有格局。

在军工领域，气凝胶的性能得到了充分验证。在军车上覆盖 6 毫米的防弹型 气凝胶就能够承受炸药带来的破坏力。东风-17 以气凝胶隔热材料作为外衣，使得东 风-17 在极快加速度的同时不被空气摩擦所产生的高温给破坏，而且气凝胶材料良 好的透波性能不会阻挡东风-17 内部的制导装置。另外，气凝胶可以作为飞机、舰船/艇、坦克、导弹等的外层材料,起到防辐射、吸收红外线和漫反射波实现隐形 功能，屏蔽自身电子信号实现反侦察的功能。在水下探测中气凝胶的低声速和高 孔隙超轻质特性使之成为比较理想的超声探测器的声阻耦合材料和最佳水声反声材 料。当然，气凝胶也用于军用保温帐篷等领域。

在航天领域，对材料的绝热、轻量、抗压能力要求最为严苛。俄罗斯“和平”号 空间站、美国“火星探路者”探测器和“火星漫步者”探测车、我国“长征五号”运 载火箭和“祝融号”火星车都曾使用气凝胶材料进行绝热保温材料，“星辰号”飞船 用来收集彗星尘也使用了气凝胶做的采集“手套”。2016 年 8 月，中国航天科工三院 306 所联手华星美科新材料科技（江苏）有限公司举行签约仪式，共同组建成立气凝 胶技术国际研发中心，力图打造国际先进、国内领先水平的气凝胶技术研发基地。

在电池领域，目前锂离子动力电池组热失控事故时有发生，阻止热失控电芯向 电池其他系统传热是主要解决思路。气凝胶毡具有防火、隔热、阻燃的特性，而且质感柔软、易于加工，是非常理想的预防材料；另外在热电池应用领域，气凝胶作为热 电池保温筒的隔热材料能够解决多领域对热电池的高性能、长寿命的要求。目前新 开发的气凝胶玻纤毡能够将电池包高温耐受能力提高至 800℃以上，大大提高电池 的耐热性。

在交通领域，气凝胶材料主要应用在汽车防火隔热保温降噪层，大容量电池组 防火防水保温盒，危险化学品运输车、液化天然气运输船等特种运输工具的保温防 火层，高铁和地铁车体保温隔热降噪防火层等。在交通事故引发的火灾中，着火点 一般集中在发动机仓位置。在发动机仓和驾驶舱之间加一层气凝胶防火隔离墙，可 以阻隔火势蔓延到驾驶舱中。

气凝胶自 20 世纪 30 年代发明以来一直是研究人员的宠儿，但在应用端却并没 有得到普及。究其原因是气凝胶的技术不够成熟、成本过高。目前我们看到国内在 气凝胶原料成本和工艺技术上或有巨大突破，因此看好气凝胶这一次的完全崛起。

2.1 原料成本有望下降

目前产业化程度最高的气凝胶为硅基气凝胶，其生产成本主要集中在原料硅源、 干燥设备折旧和能耗三块，换言之气凝胶的成本下降需要在这三方面发力。

二氧化硅气凝胶的制备过程首先要得到二氧化硅凝胶，再通过干燥手段使气体 取代凝胶中的液相从而形成气凝胶。目前，生产原料有两种。一种是无机硅源，包括 水玻璃（硅酸钠）和四氯化硅，另一种是有机硅源，包括正硅酸甲酯（TMOS，又称四 甲氧基硅烷）和正硅酸乙酯（TEOS，又称四乙氧基硅烷）等功能性硅烷。

其中，有机硅源纯度高，工艺适应性好，可以适配超临界干燥以及常压干燥工 艺，但有机硅元作为原料的缺陷是价格高，目前国内外采用超临界干燥工艺的企业 基本上都是采用有机硅源。无机硅源相对更加廉价，但长期以来应用较少。一方面 是由于无机硅源只能应用于常压干燥技术，常压法发展还较不成熟；另一方面，以 水玻璃为硅源的气凝胶制备过程中需要大量水洗凝胶中的钠盐，而钠盐的水溶液难 分离，造成大量的废水难以处理，处理不当可能会造成大面积的土地盐碱化。 因此，目前最主流产业化生产路线是正硅酸酯为原料结合超临界干燥工艺的生 产过程。

正硅酸甲酯、正硅酸乙酯均属于功能性硅烷。通常将主链为 Si-O-C 结构的有机 硅小分子统称为功能性硅烷。功能性硅烷按用途分类可以分为硅烷偶联剂和硅烷交 联剂。硅烷交联剂可以分为脱酸型、脱酮肟型和脱醇型三种。制作气凝胶的正硅酸 甲酯、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷等属于脱醇型交联剂。

全球功能性硅烷市场规模从 2015 年的 13.3 亿美 元增至 2020 年的 17 亿美元，CAGR 为 5%。其中亚太地区硅烷需求强劲，是推动全球 硅烷市场增长的主要因素。中国作为世界主要硅烷消费国，将引领亚太地区硅烷市 场的发展。2019 年全球功能性硅烷产能约为 62.1 万吨/年，产量约为 43.9 万吨。功 能性硅烷主要用于橡胶加工、粘合剂、复合材料等领域。

我国是世界最大的功能性硅烷生产、出口与消费国。尽管中国功能性硅烷 2019 年产能占全球功能性硅烷产能的 69.1%，位居第一，也是最大的出口国以及主要硅烷 消费国。但我国硅烷以含硫硅烷为主。交联剂主要依赖进口，因此导致有机硅源成本高 昂。随着中国未来硅烷交联剂产能的大幅提升，自给率将会逐渐提升，从而降低气 凝胶的生产成本。2019 年，我国出口的硅烷品种主要为含硫硅烷，主要出口去向为美国、印度、 韩国、日本、荷兰等国家或地区。同时，我国进口的硅烷品种主要为环氧基硅烷及交 联剂，主要来自美国、日本和德国。

未来，在安全和环保要求持续收紧、供给侧改革持续推进的背景下，硅烷企业将 朝着大型化、一体化和区域化的趋势发展。随着新能源汽车、复合材料和表面处理 等新兴市场需求的壮大成熟，预计到 2023 年，我国硅烷总产量将达到 39 万吨，与 2019 年相比，年均复合增长率为 9.6%。

另外国内常压干燥技术也在进步，未来不再是制约无机硅源的瓶颈。四氯化硅 大部分为多晶硅副产物。据头豹研究院数据显示，每生产 1 千克多晶硅将产生 10-15 千克四氯化硅。而四氯化硅随着多晶硅产能的陆续投放，原料供给充足。

回顾气凝胶的产业化历程，数次受挫都与市场需求开发不足和价格过高有关。 作为绝热材料，气凝胶必须直面其他廉价材料的竞争。而技术进步、产能扩大、市场 认识的提高、需求升级将有助于这一市场的发展。因此，气凝胶的必经之路是普及 应用的过程。近年来，我国陆续推出有关气凝胶的政策文件，对气凝胶的产业发展进行指导 和促进。

3.2 气凝胶替代传统材料是“降维打击”

在纯粹追求性能的前提下，气凝胶对同类材料相比是“降维打击”。

目前除了在一些领域气凝胶不够经济，在隔热、防水、防火、耐压、透气等多个 维度，气凝胶都很能打。在耐久性方面，硅基气凝胶本身是很脆，但通过与增强纤维 等材料的复合制备，硅基气凝胶材料耐用性已经足够，理论使用年限约为 20 年（与 一般建筑物的寿命相当）,最低使用年限 15 年。

在工业管道领域替代硅酸盐毡等传统保温材料。为在油气开采中需尽可能做好注 汽管道的保温、尽可能缩小注汽锅炉与井口间的蒸汽温降，在电力行业热电联产中 做好管道保温方可提高热电联产的辐射范围。长期以来，工业管道采用硅酸盐毡等 做保温材料，其使用寿命短、结构松散，而且吸水导致管道表面腐蚀严重。替代品气 凝胶毡具有柔韧度高，导热系数低，疏水性能好，经久耐用等优点，应用在工业管道 既可有效降低能源损耗，又可延长管道使用寿命。

根据实际案例分析，管道外径为 88.9mm，蒸汽温度 350°C，1000m 长，气凝胶 与传统保温材料的使用厚度、保温效果对比如下：

方案一：气凝胶毡作为保温材料，内层用铝箔降低热辐射，保温层外用彩钢板防 护；

方案二：气凝胶毡作为主体保温材料，复合硅酸盐毡辅助保温，内层用铝箔降低 热辐射，保温层外用彩钢板防护；

方案三：复合硅酸盐毡作为保温材料，内层用铝箔降低热辐射，保温层外用彩钢板防护。

3.3 汽车领域是气凝胶最具确定性的增量领域

在汽车领域，气凝胶材料既可以用于整车制造，又可以用于新能源汽车电池。 整车方面，气凝胶材料可以起到防火、隔热、保温、降噪等作用，在驾驶仓和发 动仓间加一层气凝胶防火隔离墙，汽车着火点一般集中在发动机，汽车内饰多是织 物等易燃物，气凝胶防火隔离墙可阻止火势进入驾驶仓，为司机和乘客的撤逃留有 更多宝贵时间。

电池方面，目前新能源汽车的动力源主要来自于以锂离子电池为主的动力电池 系统。应消费者对电动汽车里程的需求，动力电池的能量密度在不断提高。根据《中 国制造 2025》关于动力电池的发展规划：2020 年，单个电芯级别的能量密度达到 300Wh/kg；2025 年，达到 400Wh/kg；2030 年，达到 500Wh/kg。

在能量密度不断提高的同时，动力电池的安全性成为新的瓶颈。近年来，屡有新能源车起火新闻见之报端。其中电池自燃占起火原因的比例高达 38%。

锂离子动力电池在发生热失控是一个连锁放热过程，不是瞬间完成的。随着温 度不断升高依次是：高温容量衰减——SEI 膜分解——负极——电解液反应——隔 膜熔化过程——正极分解反应——电解质溶液分解反应——负极与粘接剂反应—— 电解液燃烧等。这为我们解决动力电池热失控提供了思路。通过在电池组内增加隔 热层，阻断热失控从失控单体向周围传播，从而可以降低电池组的损害以及附带的 破坏作用。

2020 年 5 月 12 日，GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》发布。 这是我国电动汽车领域首批强制性国家标准之一，于 2021 年 1 月 1 日实施。该标准 在优化电池单体模组安全要求的同时，重点强化了电池系统热安全、机械安全、电 气安全以及功能安全要求，试验项目涵盖系统热扩散、外部火烧、机械冲击、模拟碰 撞、湿热循环、振动、泡水、外部短路、过温、过充等。特别要求电池单体在热失控 后，电池系统在 5 分钟内不起火不爆炸，为成员安全预留逃生时间。

做好电池组热管理至关重要，宁德时代、上汽通用、宇通客车等公司的解决方案 是在电芯之间放置气凝胶。气凝胶材料导热系数低，防火、防水性能优异，占用空间 小，寿命长，且对环境无污染，是最佳的汽车电池隔热材料。同时，动力电车的性能 受温度影响较大，温度过低会影响到再生制动系统的性能，充电速度过慢而且充不 满电，气凝胶也能保障电池温度不会过低。

根据上汽通用公司介绍，公司在纯电动 MAV 别克微蓝的电芯之间加入了纳米级 气凝胶，为别克微蓝 410KM 版 140Wh/kg 的高电池能量密度和 13.1kW·h 的低能耗做 出了贡献，强化了别克微蓝电池组的安全性，为别克微蓝的高压系统能满足系统安 全 ASIL D（汽车安全性等级最高等级）标准奠定了基础。

4.1 中国化学

中国化学是一家集勘察、设计、施工为一体，知识技术相对密集的工业工程公 司，是我国化学工业工程领域内资质最为齐全、功能最为完备、业务链较为完整的 工业工程公司之一。公司开展“三年五年规划，十年三十年愿景目标”中长期发展战 略，以人才技术优势为依托，实现研发和实业协调发展，使实业成为推动企业发展 的重要板块，其中气凝胶项目的建设是一项重大突破。当前公司气凝胶产品的在建 项目位于重庆。

在此之前，中国化学也曾助力阳煤集团建成投产亚洲最大气凝胶项目。2018 年， 阳煤集团与深圳中凝科技有限公司达成战略合作，合资成立了阳中新材气凝胶生产 企业。拟建设项目为 30 万立方米/年气凝胶绝热毡、2 万吨/年气凝胶粉体、5 万吨/ 年功能性聚酯纤维。项目分三期建设，一期项目建设产能为2万立方米/年气凝胶毡、 1000 吨/年气凝胶粉体。中国化学旗下赛鼎公司作为一期项目的总承包单位，实现了 当年开工、当年建成、当年投产的“气凝胶速度”，帮助阳煤集团实现转型发展。

4.2 泛亚微透

公司通过对 ePTFE（膨胀聚四氟乙烯）膜的改性及与基础吸音棉、高性能干燥剂、 SiO2气凝胶等材料复合，不断开发具有特殊声、电、磁、热、防水透气、气体管理、 耐候耐化学等特性的组件产品。公司生产的气凝胶产品应用于航天、集中供热、集 中供冷、石油、天然气、化工、建筑、交通、冶金、电子、环保等领域，气凝胶材料 在高铁列车保温隔声、汽车发动机保温、冷库、冷藏车保冷、太阳能集热器、帐篷、 鞋垫、羽绒服、登山鞋等领域也有广泛应用。

2019 年公司开建年产 1604 立方米 SiO2气凝胶与 24 万平方米 ePTFE 膜复合材料 产业化项目，产品为常压法 SiO2气凝胶 1520m3 /a、超临界法 SiO2气凝胶 84m3 /a、常 压法 SiO2气凝胶与 ePTFE 膜复合材料 20 万 m 3 /a、超临界法 SiO2气凝胶与 ePTFE 膜 复合材料4万 m 3 /a。其中气凝胶生产项目为公司与浙江大学联合开发的产学研项目， 此前已经通过了小试及中试。

2021 年公司以 1.56 亿元收购上海大音希声新型材料有限公司 60%的股权。大音 希声生产的无机固态气体超效绝缘材料（气凝胶）通过远东防火试验中心“A-60”级 舱壁及甲板耐火试验、取得中国船级社工厂认可及型式认可证书。同时大音希声认 真贯彻武器装备质量管理体系，公司生产的无机固态气体超效绝热材料（气凝胶） 通过了海装鉴定、装舰[2012]11 号和海装舰[2018]75 号，经过军方严格审核后获得 了中央军委装备发展部颁发的《装备承制单位注册证书》。 公司收购大音希声使得公司具有实现气凝胶产业在军用、民用高端领域的快速 增长的能力，进一步提高了公司的综合竞争力。2020 年 11 月，泛亚微透在互动平台上称，公司募投项目产品 SiO2 气凝胶玻纤 毡复合材料主要应用于三元锂电池包电芯间隔断，与宁德时代在洽谈合作。

4.3 华昌化工

公司目前已经已经形成了煤化工、盐化工、石油化工等多产品的产业格局。2021 年 3 月 4 日，公司公告增资参股爱彼爱和新材料有限公司（简称“爱彼爱和”）7.04%。

爱彼爱和是国内一家气凝胶材料生产企业，在河北沧州、河南许昌建立了两个 生产基地。沧州基地主要生产气凝胶粉和气凝胶复合毡系列产品，主要为石油炼化、 火力发电、原油开采、化工等领域企业提供高效节能产品，并为许昌基地提供气凝 胶主材；许昌基地主要负责气凝胶材料深加工，产品包括车用气凝胶防火毯系列、 电池用气凝胶隔离片系列，气凝胶防火毯提供给宇通客车（根据公司介绍，2018 年 成为成为宇通客车气凝胶最大供应商）、吉利汽车、申龙客车等知名客车企业，气凝 胶隔离片则主要供给宁德时代（根据公司介绍，2019 年成为宁德时代、锋巢等动力 电池的主要供应商）、国轩高科、天津力神、中航锂电等企业。

爱彼爱和于 2019 年 10 月与北京理工大学签订了合作协议，共建阻燃材料研发 中心和国家级检测中心。公司于 2019 年 11 月与瑞士联邦材料测试与开发研究所、 德国汉堡大学、清华大学、同济大学达成了战略合作协议，计划共建中欧气凝胶产 业应用研究院。

4.4 华阳股份

华阳股份是华阳新材料集团（简称“华阳集团”，原阳煤集团）的控股子公司。 为实现公司转型发展，努力把新材料产业打造成转型发展的支柱产业，华阳集团在 气凝胶领域率先取得突破。2018 年 10 月，华阳集团（49%）与深圳中凝科技有限公 司（51%）达成战略合作，合资成立山西阳中新材责任有限公司（简称“阳中新材”）。

阳中新材建设的新型纳米二氧化硅气凝胶技术应用研究及工业性示范项目，是 国内率先掌握常压制备气凝胶生产工艺的生产基地，突破了隧道式连续化生产难题， 使气凝胶可以实现量产，充分发挥规模效应。

2021 年 4 月，华阳集团成功举行气凝胶科创城品牌发布暨“智净时代 向阳而 行”科技绿材系列产品发布会，发布了适用于绿色建筑和超低能耗建筑的气凝胶系 列产品，其中包括公司气凝胶保温隔热毡、气凝胶隔热涂料、气凝胶净化涂料、气凝 胶保温隔热材料等。

4.5 宏柏新材

公司主要从事功能性硅烷、纳米硅材料等硅基新材料的研发、生产与销售，产品 广泛应用于汽车、橡胶制品、建筑、医药医疗等行业。在专注于功能性硅烷作为主营 业务的同时，为了延展高附加值材料战略布局，公司已经在建气凝胶生产基地，预 计年产 1 万立方米功能性气凝胶。未来，随着宏柏新材气凝胶材料业务的逐渐投产， 有望成为公司新的业绩增长点。

宏柏新材功能性气凝胶生产基地及相关建设项目总投资为 12 亿元。项目主体及 配套项目建设期总计为 36 个月，计划建设二氧化硅气凝胶生产线，20000t/年纳米 二氧化硅生产线、20000t/年高温硅橡胶生产线、配套 3.6 万 t/a 盐酸解析装置、 50000t/年三氯氢硅合成及精馏系统、以及 6000t/年双氨基硅烷生产线，8000t/年酰 氧基硅烷生产线，8000t/年环氧基硅烷生产线，6000t/年新型硫基硅烷生产线， 2000t/年硫氰基硅烷生产线，6000t/年甲基氯丙基二甲氧基硅烷生产线，项目同时 建设研发中心、智能化仓储物流中心及新材料应用中心等附属配套工程项目。

2020 年 10 月，公司开始建造“江西宏柏新材料股份有限公司功能性气凝胶生产 基地建设项目”（扩建项目），位于乐平市塔山工业现有厂区内，总投资 12236.25 万 元，达产后可形成年产功能性二氧化硅气凝胶 10000m³。二氧化硅气凝胶复合材料生 产以水玻璃和烷氧基硅烷为原料，与玻璃纤维复合，采用常压法对材料进行陈化洗 涤和干燥。

（1）气凝胶产品市场推广不及预期；

（2）生产工艺技术泄密导致技术扩散风险；

（3）超临界装置运行安全风险； 需求爆发产能投放不及预期；

（4）电池技术路线更新换代进度超预期；

（5）常压法技术产业化进度不及预期；

（6）其他同类材料的技术突破超预期；

（7）原料价格大幅波动风险。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库官网】。

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