材料工业是国民经济的基础产业，新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。新材料产品日新月异，产业升级、材料换代步伐加快。新材料技术与纳米技术、生物技术、信息技术相互融合，结构功能一体化、功能材料智能化趋势明显，材料的低碳、绿色、可再生循环等环境友好特性倍受关注。

在本世纪，综合国内外知名研究机构和公司研究进展、科技媒体评论以及行业热点研究初选出10大新材料，我们来聊一聊其中之一：气凝胶。

什么是气凝胶材料？

气凝胶是一种内部网络结构充满气体，外表呈现固体状密度极低的多孔材料，是目前最轻的固体材料。它的网络结构一般是由相互交联的纳米颗粒所组成，其中颗粒内部的孔隙主要是微孔，颗粒与颗粒之间则大多是2nm上的中孔或大孔。

气凝胶具有低密度（~ 0.16 mg/cm3）、高比表面积（400-1000 m2g-1）、高孔隙率（90%-99.8%）、低热导率（~ 0.012 Wm-1k-1）、结构可控等诸多优异性能，被称为改变世界的神奇材料，列入 20 世纪 90 年代以来10 大热门科学技术之一，具有巨大的军民两用应用价值。

气凝胶的发展历程

气凝胶从发现至今已经经历过三次产业化，目前正处在第四次产业化浪潮的快速发展中。气凝胶诞生于 1931 年，由 Steven.S.Kistler 在 Nature 杂志上发表《共聚扩散气凝胶与果冻》标志着气凝胶的发现。也正是 Kistler 首次通过乙醇超临界干燥技术， 制备出世界上第一块气凝胶—SiO2 气凝胶。

第一次产业化发生在 20 世纪 40 年代早期，但是由于高昂的成本，第一次产业化最终失败。美国孟山都公司（MonsantoCorp.)与 Kistler 合作生产名为 Santocel 的气凝胶粉体，用来作化妆品、硅橡胶添加剂、凝固汽油增稠剂等。但因为高昂的制造成本及应用开发的滞后，孟山都公司于 20 世纪 70 年代终止了气凝胶项目。

第四次产业化主要发生在国内，随着气凝胶工艺成本的降低和产业规模的不断扩大，一些新兴应用不断开发出来，气凝胶市场日益成熟。2010年开始，国内首批气凝胶生产企业陆续成功开拓了工业设备管道节能、新能源汽车安全防护、轨交车厢及船体防火隔热保温的应用市场。2017年，我国发布了《纳米孔气凝胶复合绝热制品》（GB/T34336-2017）国家标准；同年，气凝胶被列入国家重点节能低碳技术推广目录。

气凝胶在化妆品中的应用

随着人们对气凝胶的认识和研究的普及，它的应用领域越来越多，日化行业人们将气凝胶添加到牙膏中，现在高端化妆品行业也将气凝胶添加到面霜等护肤产品中用作研磨剂。

例如目前一种恢复肌肤弹性的气凝胶源扩肤霜产品。它利用气凝胶的微孔、生物亲和特性将胶原蛋白、植物蛋白、丝氨酸、磷脂酰丝氨酸、卵磷脂、茶多酚等负载其中，然后与常规的基护肤品配合得到一种恢复肌肤弹性的气凝胶源护肤霜。该气凝胶源护肤霜缓慢释放皮肤营养素，并将皮肤长期维持在一个弹力纤维与胶原纤维易于回复的环境中，进一步可以阻隔外辐射，有助于抗皱纹以及加速皮肤细胞更新，恢复肌肤弹性，吸收皮肤排出的油脂等。

气凝胶在服装中的应用

气凝胶是目前世界上已知密度最小的固体材料。现阶段，气凝胶在服装上的应用主要有两种方式。第一种：将气凝胶粉末在纺丝时融入纤维中，这种方式做成的纤维被称为气凝胶纤维，但因添加量受限，保暖隔热性不明显。第二种：做成气凝胶膜，这种方式相对能够发挥出气凝胶本身特性，隔热性能优越，并且可以通过调节膜的厚度，来满足多种御寒需求。下面是气凝胶面料的优点：

01防风保暖性更好：气凝胶面料防风御寒更加优异，能达到 2cm 厚羽绒服的保暖效果。与其它保暖材料保暖物理性能指标对比数据见下图。数据表明其拥有无法比拟的保暖性，真正做到了更暖！

02更加轻薄柔软：保暖性更加优异的同时，更加轻薄，手感柔软，使身体灵活自如，体感舒适！

03易缝制，易打理，耐洗涤：解决了传统保暖服饰，久穿易湿冷，羽绒易漏绒，不易打理，不耐洗涤，对设计高要求的问题。

04实用性更强：适用不同材质风格的服装气凝胶在服装领域的应用，提升冬季服装保暖御寒性同时告别了穿着臃肿和笨重，御寒保暖更轻盈，淋雨湿水条件下亦能保温，解决了羽绒、棉花等材料湿水保温不好的情况。通过单层复合、双层复合，变换不同的复合面料来适应不同风格的服装要求，能满足柔性、回弹性、强力、贴服性、透气性等服用需求。

气凝胶从发现至今其技术步入成熟阶段，目前正处在产业化浪潮的快速发展中。随着气凝胶工艺成本的降低和产业规模的不断扩大，一些新兴应用不断开发出来，气凝胶市场日益成熟。2010年开始，国内首批气凝胶生产企业陆续成功开拓了工业设备管道节能、新能源汽车安全防护、轨交车厢及船体防火隔热保温的应用市场。2020年中国气凝胶制品产量约为12.6万吨，气凝胶材料产量约为10万立方米，气凝胶行业规模约29.9亿元。

站在国家“双碳”和“十四五”高质量发展的赛道上，气凝胶行业一定是大有可为的。在国家大力提倡节能的背景下，保温材料市场容量将大幅增加。气凝胶材料在国家发展改革委发布《国家重点节能低碳技术推广目录》（2014~2017年）中多次被列入。横跨新材料和节能环保两大战略新兴产业，自身发展过程中也能享受很多国家产业升级、绿色低碳技术相关政策支持，这些在“双碳”目标下，将转化为气凝胶产业自身发展的重大机遇。

来源：中科纳米产业集团