气凝胶是处于成长期的新材料,综合估算气凝胶是一个百亿美元空间的新材料赛道:能化领域是目前主要应用市场,油气管道、工业保温为主;建筑建材赛道大,将成为第二大应用场景,预计潜在市场空间超20亿美元;新能源车应用将成为气凝胶在交通领域的主要增长引擎,气凝胶高温耐受性能有望解决三元电池安全痛点,意义非凡,预测2025年全球新能车电池用气凝胶空间达百亿人民币规模。此外,气凝胶性质很好,长期以来受制于技术和成本没有普及,替代同类材料的市场空间巨大,技术护城河高,对于已经掌握关键技术、设备、原料等的企业,极有可能带来产业链成本下降、终端市场的普及。
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气凝胶防爆机理:由于气凝胶基体多孔材料的黏性耗散作用,使得冲击波在多孔材料中会出现衰减和弥散的现象。在产生的高速冲击过程中,气凝胶中的气体在瞬间难以逸出,气体分子之间以及气体分子与孔壁之间发生剧烈的碰撞。由于空气分子的自由程为70nm,气凝胶平均孔径为20nm左右,气凝胶孔壁与孔内空气分子之间的距离要远小于空气分子平均自由程,高比表面积增加了气凝胶基体孔壁与空气分子碰撞的概率,并相应降低了空气分子之间相互碰撞的概率。在冲击波造成的高速压缩过程中,空气分子与气凝胶基体孔壁之间的碰撞要比空气分子之间的高速碰撞更加剧烈。气体与孔壁碰撞引起的流动阻力以及气孔中空气分子之间的碰撞阻力会导致气孔内压力随之增大。材料变形越快,气体分子往外逸出越困难,孔洞内压越高,气凝胶基体消耗的冲击波能量也越多。由于气孔内部各个方向上的应力近似相等,所以气凝胶内的气体将轴向的压应力转化为各个方向上的应力,即气凝胶内的应力状态发生改变,从而起到了良好的防护作用。
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