​科普 | 初识——气凝胶发展历程的四次产业化

科普 | 初识——气凝胶发展历程的四次产业化

引言：

20世纪30年代诞生的气凝胶，从因成本高昂不受重视发展到今天走向下游产业。这期间气凝胶经历了怎样的“革命”？我们一起来看一下气凝胶的崛起历程。

气凝胶，看这个陌生的名词，我们不一定知道它是什么。但我们可以通过生活中的例子来了解它。首先来认识一下凝胶，我们常吃的豆腐、果冻等就是凝胶。如果将它们里面的水占据的空间，通过一定的干燥技术替换成空气，那它们即是气凝胶的形态。

简单理解，一般气凝胶的常规定义是通过溶胶凝胶法，用一定的干燥方式，使气体取代的凝胶中的液态，从而形成一种纳米级多孔固态材料。

如今气凝胶的制备技术已极大提升，核心在于克服表面张力的作用下，将凝胶中的溶剂去除，同时保持凝胶三维纳米网络结构不被破坏；这种结构也是让气凝胶本身具有多种性能优势的关键因素之一。

但是“金子的发光”也需要时间的沉淀、人为的动力，气凝胶从1931年发展到今天，也是跨越了重重困难。从这块小小的固体材料中，我们回顾它的发展历程，才会深知它的“来之不易”。

一开始是两名科学家的打赌成就了气凝胶的诞生。而后，气凝胶历经四次产业化，如今我们就在见证气凝胶的第四次产业化阶段。

气凝胶第一次产业化是在20世纪40年代早期，美国孟山都公司生产气凝胶粉体以用作化妆品、凝固汽油增稠剂等，但最终因高昂的制造成本及应用开发的滞后以失败告终。

第二次产业化发生在20世纪80年代，本阶段出现了不同技术方向的典型代表。瑞典公司的甲醇超临界技术、美国公司的CO₂超临界技术、德国公司的常压干燥技术等为代表的超临界技术迸发，人们持续探索气凝胶身上的更多可能性。在2003年，我国同济大学开始发表常压干燥的研究论文，我国技术工作者在常压干燥领域的投入逐渐增多，这是我国迈向气凝胶探索的重要一步。

第三次产业化是相当具有代表性的一个节点。在21世纪初，美国Aspen Aerogel成功将气凝胶商业化，将其应用于航天军工、石化领域，受到市场青睐。这是气凝胶商业化的一个雏形，在气凝胶绝热毡、粉体等制品正式投入使用后，气凝胶的浪潮愈发澎湃，我国也开始出现从事气凝胶材料产业化研究的企业。

如今，我们正经历气凝胶的第四次产业化。随着气凝胶制备技术的成熟、工艺成本的降低、产业规模的扩大，气凝胶市场日益成熟，也愈发多企业入局此赛道。从陆续开拓了工业设备管道节能、新能源汽车安全防护、建筑防火隔热保温等应用市场，到气凝胶因为政策、节能等因素价值得到重视，气凝胶至今都在不断迈向新的台阶。

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以及成本过高息息相关。发展到今天的第四次产业化，气凝胶已经有了相当大的突破，即便成本依然是一个关键的考虑因素；但随着应用领域的拓宽、市场需求增加以及制备工艺的突破，气凝胶的普及应用指日可待。