Aerogel: Analys av industrikedjan "värmeisolering"

Aerogel är idag känt som det fasta materialet med lägsta värmeledningsförmåga och lägsta densitet. Det har en lång livslängd, super värmeisolering prestanda och super hög brandbeständighet. Det är känt som "det magiska materialet som förändrar världen". Den är också känd som "blå rök" eftersom den är lika ljus som en dimma och har en blåaktig färg.

På grund av sin super värmeisolering och andra egenskaper användes den huvudsakligen inom flyg-, militär- och försvarsområden i ett tidigt skede och expanderades sedan gradvis till petrokemisk, industri, konstruktion, transport, daglig användning och andra områden; I elektrodbärarmaterial, katalytiska material, avkänningsmaterial, nanosteriliseringsmaterial, läkemedelsfrisättning och många andra framväxande områden har studerats ingående.

För närvarande är nedströms aerogel koncentrerad till värmeisolering av industriella rörledningar, såsom olje- och gasprojekt, industriell värmeisolering och värmeisolering av byggnader. Samtidigt kommer det att medföra tekniska förändringar inom områdena värmeisolering av nya energifordon.

Enligt data i China National Chemical Industry New Materials Industry Development Report kommer den globala aerogelmarknaden att vara cirka 870 miljoner USD 2021 och förväntas nå 3,743 miljarder USD 2030, med en sammansatt årlig tillväxttakt på cirka 17,6% under de närmaste 10 åren.

När det gäller nya energifordon kan aerogel effektivt lösa problemet med värmebevarande av litiumjärnfosfatbatterier i lågtemperaturmiljöer och problemet med termisk spridning av ternära batterier i högtemperaturmiljöer, och är det föredragna materialet för värmeisolering av litiumbatterier.

Enligt ID TechEx data kommer intäktsandelen för aerogel på bygg- och batterimarknaden att växa snabbt i framtiden.

Aerogel Industry Översikt

Aerogel föddes 1931, men det var inte förrän på 1990-talet som utländska länder började industrialisera den.

På grund av den höga kostnaden för torkningen kunde tidiga aerogeler dock endast användas inom militära och petrokemiska flygfält.

Inhemsk aerogel började relativt sent, och den tidiga marknaden ockuperades av utländska aerogelprodukter med höga priser och små marknadsföringsinsatser.

År 2012 togs den första inhemska 1000L superkritiska koldioxidaerogel torkutrustningen i produktion, vilket markerar storskalig produktion av areogel. Efter flera tekniska iterationer minskade produktionskostnaderna gradvis.

Med ökningen av den inhemska politiken, ökningen av inhemska aerogelföretag, teknikens framsteg och den ständiga kostnadsminskningen har aerogel gått in i en snabb utvecklingskanal.

Aerogel är ett fast material med en nanoporös nätverksstruktur och fylld med gas i porerna. Denna struktur ger ingen konvektionseffekt, oändlig baffle effekt och oändlig lång väg effekt.

Principen för värmeisolering är att de enhetliga och täta nanoporerna och flernivåfraktalporstrukturen effektivt kan förhindra konvektion och minska värmestrålning och värmeöverföring.

Jämfört med traditionella värmeisoleringsmaterial är värmeisoleringsförmågan 2-8 gånger mer än traditionella material, så mängden aerogel som används är mindre under samma värmeisoleringseffekt.

Ersättningscykeln för aerogel är cirka 20 år, medan ersättningscykeln för traditionella isoleringsmaterial är cirka 5 år, så användningskostnaden för hela livscykeln är lägre.

Men dess brister är också mycket framträdande. För närvarande är den viktiga faktor som begränsar användningen av aerogel i värmeisoleringsmaterial balansen mellan råvarukostnad och livslängd.

Enligt Aspen aerogels data står materialkostnaderna för cirka 48% av den totala kostnaden och tillverkningskostnaderna för cirka 44%.

Specifikt koncentreras produktionskostnaden för aerogel huvudsakligen till råmaterialkällan kisel, avskrivning av utrustning och energiförbrukning. Bland dem står avskrivningar av utrustning och energiförbrukningskostnader för cirka 60% av den totala kostnaden för industrikedjan. Effektiv kostnadsminskning beror på genombrottet i beredningsprocessen å ena sidan, och å andra sidan genom storskalig industrialisering av lågkostnadsråvaror.

Därför börjar kostnadsminskningen av aerogel huvudsakligen från torkningskostnaden och råvarukostnaden.

Aerogel Industry Chain

Aerogelindustrikedjan omfattar uppströms aerogelprekursorer (oorganisk kiselkälla och organisk kiselkälla), mellanströms aerogelmaterialprodukter och aerogelproduktionsutrustning samt nedströmsanvändningar.

Tetraetylortosilikat uppströms och funktionell silan är kiselkällor. glasfiberfilt eller keramisk fiberfilt är matrisen; aerogel midstream och nedströms: aerogel substratbehandling, med sol-gel-teknik för att ladda kiselkällan på matrisen, använd sedan den superkritiska CO2-processen för att avlägsna föroreningarna i kiselgelporerna, ytterligare bilda en bra mikroporös struktur och sedan utföra efterbearbetning och försäljning till nedströmskunder.

Uppströms: kiselkälla (föregångare)

Enligt olika sammansatta strukturer och komponenter kan kiselkällor delas in i organiska kiselkällor och oorganiska kiselkällor.

Organiska kiselkällor omfattar funktionella silaner såsom metylortosilikat (TMOS) och etylortosilikat (TEOS). oorganiska kiselkällor inkluderar kiseltetraklorid, natriumsilikat etc.

För närvarande är den organiska kiselkällan den huvudsakliga vägen, och de viktigaste relaterade tillverkarna inkluderar Chenguang nya material, Hongbai nya material, Xin'an Co., Ltd., Jinhong gaser, etc.

Bland dem finns företag med betydande kostnadsfördelar i hela industrikedjan Chenguang New Materials och Hongbai New Materials.

Chenguang New Materials är ledande inom den funktionella silanindustrin, har produktionskapacitet för tetraetylortosilikat och har en betydande kostnadsfördel; Råvaran skärs in i aerogelbanan, vilket har fördelarna med hela industrikedjan; Panya Microtrans är den inhemska ePTFE-ledaren och har förvärvat 60% eget kapital i Dayin Xisheng för att skära in i aerogelfältet.

Midstream: aerogelprodukter

Aerogel materialutnyttjande är vanligtvis i form av aerogel isoleringsplattor, filtar, mattor och andra kompositmaterial. Själva aerogelmaterialet har låg hållfasthet och hög skör, och dess direkta användning är begränsad. Därför blandas det vanligtvis med organiska polymerer och fiberförstärkta material för att förbereda styva och flexibla isoleringsmaterial.

Vanligt använda kompositmaterial inkluderar glasfiber, föroxiderad tråd, keramisk fiber, etc. I den specifika användningsprocessen kan den yttre ytan av aerogelkompositmaterialet också beläggas med filmmaterial, glasduk etc. för att förhindra att aerogelkompositmaterialet faller av och går sönder och ytterligare säkerställa dess integritet för att maximera värmeisoleringseffekten.

De viktigaste tillverkarna av aerogel produkter inkluderar Nano Technology, Zhongke Runzi, Chenguang nya material, Hongbai nya material, Elyson, Audemars Piguet, Dongguan Sixang, Jinna Technology, Jianghan nya material, etc.

Midstream: Aerogel-enheter

I förberedelseprocessen för aerogel är torkningssteget den mest kritiska processen.

Aerogel framställs från oorganisk kiselkälla eller organosiliconkälla prekursor, och våtgel framställs genom att kontrollera lösningsmedel, temperatur, katalysator etc., och den våta gelen åldras, modifieras och torkas för att erhålla aerogel.

För närvarande är de viktigaste teknikerna som används i industrialiseringen superkritisk torkteknik och atmosfärisk trycktorkningsteknik. Andra tekniker som ännu inte har massproducerats är vakuumfrystorkning och subkritisk torkning.

Superkritisk torkteknik är den tidigaste tekniken för att realisera batchberedning av aerogel, och det är relativt moget, och det är också en teknik som används i stor utsträckning av aerogel företag hemma och utomlands. Superkritisk torkning kan bibehålla gelens intakta skelettstruktur under torkningsprocessen.

Nedanför strömmen: applikationssidan

Med stöd av policyer, baserade på det enorma marknadsutrymmet för aerogelprodukter, har många företag gått in i aerogelindustrin, vilket främjar en accelererad expansion av industrins produktionskapacitet.

Företag som Sinopec och PetroChina är de första att gå in på området för olje- och gasledningsisolering.

Inom området för kraftbatterier köper de tio bästa kraftbatteritillverkarna i världen, såsom CATL, AVIC litiumbatteri och Guoxuan Hi-Tech, aerogelprodukter.

Med teknikens utveckling och industrins vidare skala förväntas aerogel gradvis ersätta traditionella värmeisoleringsmaterial, särskilt inom industri och utrustning. Branschen som helhet kommer att övergå från introduktionsperioden till tillväxtperioden och hela industrikedjan förväntas ge utvecklingsmöjligheter.