紡織纖維的發展總是日新月異,而中國作為紡織服裝生產制造大國,總是最先感受到這種變化。
什么是氣凝膠纖維?
氣凝膠纖維——熱湃®,是一種新型的抗寒蓄熱功能性紡織纖維,具有納米微孔多、導熱系數低、光熱轉化強、基材密度輕、生態抑菌、多維蓄熱鎖溫等特質。
眾所周知,凝膠是溶膠或溶液中的膠體顆粒在分散介質的作用下形成的具有空間網絡結構的彈性固體。以水為分散介質,稱為水凝膠;以氣體為分散介質,稱之為氣凝膠。
氣凝膠是世界上已知密度最小的固體材料。因為它的大部分內部成分都是氣體,所以它看起來像一朵云。因此,氣凝膠又被稱為“固體煙霧”。
氣凝膠的誕生源于科學家腦洞大,用氣體代替果凍(水凝膠)中的水的想法。
空氣是最好的保溫材料;比如,羽絨的蓬松度是檢驗其質量的重要指標;氣凝膠90%以上是空氣,因此具有極高的隔熱性能。根據相關實驗數據,熱湃®氣凝膠纖維,同材質密度對比輕12%以上,在低溫下隔熱性能是棉布的5倍以上,纖維保溫率優于羊絨材質,在-20℃以上的極端環境下可長時間發揮隔熱保溫性能。
氣凝膠超強保溫性能
同時,氣凝膠纖維還具有重量輕的特點。因為氣凝膠的比重很輕,每立方米10-30kg之間,氣凝膠紗其實很輕。與普通纖維相比,它的厚度只有一半,密度低至每平方厘米0.003克。
熱湃®氣凝膠纖維豐富的納米多孔氣團形成巨量疊狀隔熱層,能更好的阻隔外部低溫抵御嚴寒,纖維的比表面積遠大于多孔中空超細纖維,具有良好的吸濕性和滲透性,便于產業鏈下游的后期印染環節。
氣凝膠纖維的應用
具備材質輕盈、蓄熱鎖溫、生態抑菌、導濕透氣等優異特性的熱湃®氣凝膠纖維、長絲、混紡紗線、面料、絮片、宇航暖絨、風阻棉等新型材料被廣泛使用;它被用于制作防寒服、運動服、保暖內衣、戶外裝備等,隨著紡織纖維技術的進一步發展,由氣凝膠材料制成的航空航天裝備,被應用于航空航天領域。
喜歡戶外運動,熱愛登山、探險、穿越的人們,在野外復雜的環境,尤其是低溫環境下,無法避免自身的安全問題。實驗室資料顯示,熱湃®氣凝膠纖維低溫保溫性能是棉的5倍,焓值可達162 j/g以上,可在低溫環境下長期發揮保溫性能;使用山東稀有科技發展有限公司研發的熱湃®氣凝膠纖維加工制作防寒服,在極冷的溫度下也能起到持續保暖的作用。
同時,氣凝膠纖維由于其高隔熱性、吸濕性和透氣性,也非常適用于保暖內衣等產品。普通保暖內衣最大的問題是保暖但不透氣。冬季從室外進入房間時,人體產生的濕氣在溫度升高后難以排出,導致用戶的舒適度顯著降低。
熱湃®氣凝膠纖維應用廣泛,除戶外服裝和保暖內衣外,還可用于防彈衣、帳篷、睡袋、護膝、瑜伽服、襪子等領域。
氣凝膠纖維的市場
目前,紡織服裝市場對氣凝膠纖維的使用仍主要集中在冬季防寒保溫產品上。在傳統上,這一服裝細分市場是以棉、羽絨、羊毛、羊絨、腈綸等產品為主的。
業內人士都知道,纖維材料的保溫性能與纖維材料內部的靜態空氣含量成正比,與纖維直徑成反比,與材料整體密度成反比。山東稀有科技發展有限公司研發的熱湃®氣凝膠纖維/紗線,具有納米微孔多、導熱系數低、光熱轉化強、基材密度輕、生態抑菌、多維蓄熱鎖溫等特質,可廣泛應用于航天、工業、民用、極寒戶外、特種裝備、智能穿戴等領域,是引領紡織產業科技化、高質量、環境友好發展的新一代智能儲能蓄熱新型材料,理論上是目前紡織服裝最好的抗寒保暖纖維材料。
熱湃®氣凝膠纖維是一種新型紡織纖維,國內外消費者對這種纖維及其紡織服裝產品還了解較少。正因為如此,山東稀有科技發展有限公司開發的氣凝膠纖維/紗線生產加工的紡織服裝產品市場還是一片藍海,可為相關紡織服裝企業的產品開發和價值創造提供無限可能。
熱湃®氣凝膠纖維是一種新型紡織材料,國內外消費者對這種纖維及其紡織服裝產品還了解較少。正因為如此,山東稀有科技發展有限公司開發的熱湃®氣凝膠纖維/紗線生產加工的紡織服裝產品市場還是一片藍海,可為相關紡織服裝企業的產品開發和價值創造提供無限可能。
—— 中國氣凝膠市場分析、競爭格局及發展趨勢——
氣凝膠是已知最輕的固體材料,被《科學》雜志譽為“能改變世界的神奇材料”。在美國和歐洲一些氣凝膠產業較為成熟的地區,建筑氣凝膠已經非常普遍。我國氣凝膠產業雖然起步較晚,但在國家產業政策的引導下發展迅速。
中國氣凝膠行業發展如何?未來何去何從?本文,葛文談了中國氣凝膠行業的市場現狀、競爭格局和發展趨勢,供行業參考。
一 、中國氣凝膠行業觀察
1、中國氣凝膠市場起步較晚,目前仍處于發展初期。
氣凝膠誕生于1931年,早期氣凝膠技術長期不成熟、成本高,僅用于航空、軍工等特殊領域。隨著技術進步和產業迭代,氣凝膠已經實現了3次產業化,目前正處于第四次產業化浪潮的快速發展中,正在向工業領域、民用領域拓展。具有極低的體積密度和納米網格結構,氣凝膠的熱導率低于室溫下的靜態空氣,是迄今為止最完美的絕緣材料。
氣凝膠在整個保溫材料市場的金字塔模型中,占據著尖頂的位置,但是因為價格昂貴,所以市場規模很小。行業產品主要是氣凝膠材料:氣凝膠產品主要分為氣凝膠材料和氣凝膠產品。
2020年,氣凝膠市場規模達到30億元,行業呈現高速增長狀態。氣凝膠產品市場規模從2014年的20.7億元到2020年的14.1億元,復合增長率達到37.7%;氣凝膠材料市場規模從2014年的18.3億元到2020年的15.9億元,復合增長率達到43.4%。
2.政策的不斷增加,讓氣凝膠站在通風口上。藍海之下,各家企業紛紛布局,趕上政策紅利和行業窗口期。
2018年6月,氣凝膠被列為建材新興產業,2019年12月,國家發改委發文鼓勵氣凝膠節能材料。2021年,中央發文強調認為能源綠色低碳發展正處于碳高峰、碳中和目標的關鍵作用,建議推進氣凝膠等新材料的研發和應用。
目前,我國國內氣凝膠生產企業正在迅速崛起,近年來一些主流氣凝膠企業,直接對標國際氣凝膠巨頭,參與全球競爭,顯示出良好的成長性和發展潛力。數據顯示,到2021年5月底,全國經營范圍包括“氣凝膠”公司和在營企業521家,工業企業數量普遍較少,仍屬于藍海市場 。
廣闊的市場前景和一系列利好政策相互疊加,我國氣凝膠的研發、生產和應用進入快車道。
3、目前行業發展受到原料成本的制約,但隨著原料產能和干燥技術的提高,未來總體發展趨勢是降本增效。
氣凝膠雖然性能優勢顯著,但由于其技術難度大,技術裝備昂昂,導致成本高昂,難以廣泛應用。氣凝膠的生產成本主要集中在原料硅源、干燥設備的折舊和能耗上。
超臨界干燥工藝&原料成本高。
制造氣凝膠的有機硅源、TMOS、TEOS屬于脫醇交聯劑,這些交聯劑主要是進口的,因此有機硅源成本較高。未來,我國硅烷交聯劑產能大幅增加,自給率將逐步提高,從而降低氣凝膠的生產成本。
技術變革可能會改變現有的成本結構。
國內常壓干燥技術也在不斷進步,未來不再是制約無機硅源的瓶頸。四氯化硅主要是多晶硅的副產品。據獵豹研究所稱,每生產1公斤多晶硅將生產10-15公斤四氯化硅。四氯化硅已投產,具備多晶硅產能,原料供應充足。
二 、中國氣凝膠行業競爭格局
藍海之下,國企、民企紛紛布局,初步形成競爭格局和梯隊。目前主要競爭企業有:國內-艾利森、華路科技、愛與、納米科技;國外——阿斯彭。
埃利森開創了國內完整、連續氣凝膠保溫材料規模化產業化生產技術,具備氣凝膠和氣凝膠復合保溫材料規模化產業化生產能力,現已發展成為國內首家、全球第二大能夠規模化生產氣凝膠材料的龍頭企業。主要產品有氣凝膠顆粒、氣凝膠氈和氣凝膠板。
華錄科技為中國化工全資子公司,其前身為化工部第六設計院,2020年7月,納米氣凝膠復合材料一體化項目簽約,總投資40億元,分三期建設,建成后將成為中國領先、世界一流的研發、生產、整合上下游供應鏈的氣凝膠新材料產業基地(重慶)。
艾比艾和是國內最早涉足氣凝膠產業化的企業之一,2017年初,艾比艾和具有自主知識產權的全球最大單體氣凝膠生產線投產、成功運行。都到了產后,愛愛愛將擁有30000M/年的氣凝膠材料生產能力。
納米科技成立于2004年4月,是一家集氣凝膠及其復合材料研發、生產、銷售為一體的國家高新技術企業。在國內率先研發成功氣凝膠產業化技術,填補國內空白,突破美國企業壟斷,具備氣凝膠保溫氈S一流產品量產能力,超臨界常溫和壓力兩種氣凝膠絕緣氈的生產工藝。
Aspen 氣凝膠凝膠是 NASA 的子公司,致力于將氣凝膠凝膠推向市場,設計、開發和制造創新的高性能氣凝膠凝膠保溫材料。主要業務是應用氣凝膠制造工業保溫材料,用于能源基礎設施和建筑材料市場。
三、氣凝膠應用市場未來,將在建筑和交通領域發力,其中,新能源汽車將成為增長極。
據IDTechEX報告,目前氣凝膠下游需求結構僅為8%用于交通運輸,而到2026年,將有14%用于建筑,交通運輸領域的需求將增至13%。
未來,全球范圍內新能源汽車的快速增長幾乎成為共識,對于新能源汽車來說,續航里程的提升需要高能量密度動力電池的支持,但高能量密度電池的安全性是一個問題。亟待解決的難題,作為電池熱管理的關鍵材料,氣凝膠將發揮重要作用。
預測2025年中國汽車及工業管道領域氣凝膠市場規模將達到64-77億元,2030年市場規模將達到183-234億元。
例如,考慮建材、航空航天、日常生活等其他領域對氣凝膠的需求不斷增加,而碳中和的加速帶來爆發式增長,市場增長空間將更大。
四、洞察氣凝膠行業趨勢
洞察與判斷1:氣凝膠市場處于發展初期,誰能率先制定行業標準,有望成為行業領先品牌。
德文咨詢觀點:建議聯合行業力量,推進氣凝膠行業標準體系建設。加強氣凝膠行業的市場監管和認證,杜絕那些不符合標準的“非標產品”,避免氣凝膠市場增長后出現“劣幣”驅逐“良幣”的現象。
洞察與判斷2: 技術創新可能改變現有成本結構,實現總成本領先。
德文咨詢觀點:貫穿Aspen Aerogels氣凝膠的發展,有很多值得借鑒的經驗,重點在于氣凝膠技術的研發:(1)技術成熟領先。(2)產品升級深化,重點客戶業務彈性大。(3)持續研發投入,延長產品生命周期,保持競爭力。
對于氣凝膠行業來說,短期看是干燥技術的突破和優勢競爭,中期看是產業鏈分工,長期看是原料自給的優勢. 因此,對于國內氣凝膠企業來說,當前發展的關鍵是技術創新。
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