在高温隔热领域,一种名为“纳米微孔绝热材料”的高性能材料正在悄然改变行业格局。随着新能源汽车、储能等领域的能量密度持续提升,热安全要求日益严苛,纳米微孔绝热材料正从传统工业隔热场景中加速“破圈”——由厚变薄、由硬变柔,逐渐渗透至新能源领域,其应用边界不断拓展,甚至直逼气凝胶材料的传统优势阵地。

 

一、纳米微孔绝热材料 vs 气凝胶

纳米微孔绝热材料和气凝胶,同属纳米孔绝热材料家族,常被并称为“超级绝热材料”。两者在常温下都拥有比静止空气还低的导热系数,堪称目前已知性能最好的隔热材料。但它们之间存在着本质差异:

图源:威赫热能

1.1 制备工艺不同

气凝胶采用溶胶-凝胶技术获得整体连续的纳米孔结构,形象地说就像一个孔洞尺寸极小的蜂窝;而纳米微孔绝热材料则是通过分散混合工艺,将不同组分的纳米颗粒与增强纤维均匀分散后压制成型,靠纳米颗粒堆积形成纳米孔洞结构

气凝胶制备工艺

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纳米绝热板制备工艺

图片图源:三嘉机械

 

1.2 产品形态互补

气凝胶毡当前以毛毡为主,质地柔软,适合包裹管道等异形设备;纳米微孔材料则以板和异形件为主,刚性好,适用于对结构强度有要求的场景

1.3 应用温度互补

 气凝胶一般应用于650℃以下,而纳米微孔绝热材料则多用于700℃至1200℃的范围。两者在使用温度上形成了良好的互补

 

1.4 纳米二氧化硅的含量

 复合气凝胶毡中,纳米二氧化硅作为主体骨架或者填充物,含量需根据基材和性能需求调整含量在百分之几到几十不等,而纳米绝热板中的含量通常在60%—80%甚至更高

更高的纳米二氧化硅含量,配合遮光剂对热辐射的抑制,使得纳米微孔绝热材料在高温下的性能表现更为优异

 

1.5 高温性能对比

 玻璃纤维气凝胶毡在约650℃时材料结构开始熔融坍塌,隔热性能大幅下降;而纳米绝热板的极限耐温可达1200℃,长期耐温可达1000℃,800℃导热系数小于0.04W/m·K。在500℃以上的热工设备中,纳米微孔绝热板的优势尤为明显

图源:优尼科

 

二、气相二氧化硅:纳米微孔绝热板的“超级芯材”

气相二氧化硅是纳米微孔绝热板的核心原材料,也是极其重要的高科技超微细新材料。它具有多孔性,无毒无味无污染,平均原生粒径约为7—40纳米,比表面积50—380m²/g,产品纯度高,SiO₂含量不小于99.8%。

气相二氧化硅之所以能在众多领域大放异彩,得益于它三大“天赋异禀”的特性:

2.1 独特的“三维枝状”结构

气相二氧化硅在生产过程中,首先由单个二氧化硅微粒逐渐生长成7—40nm的球形颗粒(原生粒子);随后在高温熔炉作用下,粒子碰撞后相互熔接,形成由多个球状粒子熔接在一起的三维枝状结构粒子(“聚集体”),这种熔接结构十分稳定,一般情况下无法分开

正是这种独特的“三维枝状”结构,使得气相二氧化硅在体系中分散后能形成近乎完美的纳米粒子三维网络,赋予其优异的补强、增稠、触变、防沉降、防流挂等性能。

2.2 表面活性高

在气相二氧化硅高温水解缩合过程中,表面会有部分硅羟基(Si-OH)残留,这使得气相二氧化硅的表面极性较强、表面活性较高。正是这些硅羟基的存在,让气相二氧化硅可以与不同的功能性基团结合,从而面向更多元的应用市场。

2.3 粒径小,比表面积大

巨大的比表面积赋予气相二氧化硅优异的吸附性能,可广泛应用于催化剂、食品、医药、保温材料等领域,发挥着吸附、防结块、隔热等功能。

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正是这三大特性,使气相二氧化硅在橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、工业催化、食品、医药、CMP、隔热保温材料等几十个领域有着广泛应用——名副其实的二氧化硅中的“白富美”。

 

三、市场

从市场规模来看,2025年全球气相二氧化硅市场规模已达到39亿美元,市场主要参与者包括赢创工业集团(占据超过14.5%的份额)、卡博特公司、瓦克化学、东曹株式会社、OCI公司等。

下游应用方面,据Global Info Research统计,2024年全球纳米微孔绝热板市场规模为2.33亿美元,预计2031年将增至3.27亿美元,年复合增长率为5.1%;另据QYResearch调研,2025年全球纳米微孔绝热板收入约7.82亿美元,预计2032年可达10.88亿美元。

中国市场增长尤为迅速,2025年国内纳米多孔隔热板市场规模已达16.1亿元人民币。与此同时,2025年全球气凝胶市场销售额也达到了17.76亿美元,显示出整个超级绝热材料赛道的旺盛活力。

凭借超低导热系数、优异的高温稳定性和显著的节能效果,纳米微孔绝热材料正逐渐成为高温工业领域不可或缺的“超级材料”。行业发展趋势愈发清晰:柔性薄片适配复杂结构应用,刚性纳米微孔板满足高温及高端工业需求,整体向高附加值、低导热率及绿色环保方向演进。

相对于传统保温材料,纳米微孔绝热板重量更轻、环保安全性更高、使用寿命更长——采用气相二氧化硅纳米微孔芯材的产品寿命可达50年甚至更久,为工业节能与新能源热管理提供了坚实保障。

 

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作者 ab, 808