華陸新材:扎根氣凝膠領域的央企“尖兵”
1300攝氏度的高溫火焰噴槍,對準僅有1厘米厚的“復合氈”的一面發起挑戰。令人意外的是,“復合氈”完勝,它不僅沒有燃燒起來,用手去摸另一面卻并不燙手。
原來,這就是被譽為“改變世界的神奇材料”氣凝膠復合材料,也是材料領域的“隔熱王者”。
7月的山城驕陽似火。生產線上各類設備有序運行,一張張潔白的硅基納米氣凝膠復合材料陸續下線……重慶長壽經濟技術開發區的中國化學工程華陸公司所屬中化學華陸新材料有限公司(下稱華陸新材)的生產車間內,一派繁忙景象。
硅基納米氣凝膠復合材料到底有什么樣的獨特魅力?華陸新材在新冠疫情防控期間,從成立到裝置投產,僅僅歷時一年零五個月是如何做到的?帶著這一系列疑問,《企業觀察報》采訪了華陸新材黨支部書記韓志偉。
01 中國化學工程速度 《企業觀察報》:中化學華陸新材料有限公司成立于2020年9月,貴司研發氣凝膠的背景是什么? 韓志偉:氣凝膠是一種高分散固態三維納米材料,是目前已知熱導率最低的固體材料,在熱學、光學、電學、力學、聲學等方面有許多特殊的性能,如:低導熱系數、低密度、高孔隙率、納米級材料、高比表面積、超疏水性、防火性能優越、透明、隔音等,因此被譽為“改變世界的神奇材料”,具有巨大的應用價值。納米氣凝膠復合材料在航空航天等高技術領域及工業絕熱、建筑節能等民用領域都具有極為廣泛的應用前景,是國家重點支持的戰略性新型材料。 納米氣凝膠復合材料示范項目是中國化學工程華陸工程科技有限責任公司(下稱華陸公司)積極推進“三年五年規劃,十年三十年愿景目標”中長期發展戰略實施的重要舉措。其意義在于,以人才技術優勢為依托,實現研發和產業化協調發展,使實業業務發展成為華陸公司的重要業務板塊,形成技術驅動實業、實業帶動企業發展的新局面。 在“雙碳”目標的背景之下,納米氣凝膠復合材料作為絕熱材料的佼佼者,其應用前景非常廣泛。保守估算,氣凝膠絕熱材料的全面使用可以降低40%~50%的工業高溫輸送散熱損失,節能量占工業整體能耗的8%~10%,可降低全國能源消耗5%以上,對實現“雙碳”目標具有重要戰略意義。 2015年開始,華陸公司開始接觸超臨界萃取技術和氣凝膠產品,并針對相關產業開展技術研究。伴隨著對超臨界技術應用及衍生產業認識的逐漸深入,特別是對超臨界干燥法制備納米氣凝膠復合材料后續巨大市場潛力的認知,經過公司科學調研,慎重決策之后,決心投資氣凝膠復合材料產業,項目公司華陸新材于2020年9月在重慶長壽注冊成立。
《企業觀察報》:2022年2月27日,華陸新材年產5萬立方米硅基納米氣凝膠復合材料項目一次性開車成功,并產出第一批合格的硅基納米氣凝膠復合絕熱氈產品,標志著我國氣凝膠產品實現了大規模產業化。當前,貴司硅基納米氣凝膠研發與應用領域都取得了哪些成績?是如何實現的?
韓志偉:以氣凝膠為“拳頭產品”的華陸新材,是按照混合所有制模式設置股權結構,由華陸公司控股,同步設立員工跟投平臺,引入產業基金和戰略投資方,充分集合各股東方優勢,形成了多元股權結構。
華陸新材氣凝膠項目獲得了集團公司、當地政府和各參建單位的大力支持,各項工作得以迅速推進。從華陸新材成立到2022年2月底首條線投產,僅僅歷時一年零五個月,創造了“中國化學工程速度”。
到2022年底,華陸新材氣凝膠產品經過一年的產品研發和市場推廣,品類得以極大豐富,受到行業廣泛關注期待。
2022年全年新簽合同額1.89億元,共生產各類氣凝膠復合材料產品109.36萬平方米,產品在石油化工、熱力管網、新能源汽車等領域獲得廣泛應用,客戶反饋使用效果良好。華陸新材做到了項目當年投產、當年盈利,展現了中國化學工程改革發展的質量。
02 成本制約發展 《企業觀察報》:氣凝膠對生產的過程需求極其嚴格復雜,這個行業存在哪些發展瓶頸?華陸新材在研發和生產過程中遇到哪些困難? 韓志偉:首先,氣凝膠行業還處于市場培育階段,距離產業成熟期還有很長的路要走,需要更多有責任的企業從長遠發展的角度做好產品、做好應用端研究、做好市場培育工作。但是目前氣凝膠行業已經出現無序競爭的現象,以次充好、以假亂真等擾亂市場的行為時有發生,這種情況不利于行業的健康發展。 其次,氣凝膠的獨特性能來源于氣凝膠材料特殊的結構,因此氣凝膠產品的性能取決于其結構的穩定性,不同的生產工藝本身對材料結構的影響不一,而氣凝膠復合材料的生產過程相對比較復雜,二氧化碳超臨界萃取技術對生產過程控制的要求高,同時產品生產過程本身就是個不斷摸索、逐步完善的過程,需要一定的積累和試錯的過程,華陸新材剛剛進入氣凝膠行業,這個企業發展階段是我們必須要經歷的。目前公司發展遇到的最大挑戰就是國內氣凝膠行業發展正處于機遇期,華陸新材作為新進入市場的企業,既要實現彎道超車跨越發展,又要打造企業產品品牌樹立良好口碑,時間緊、任務重、責任大,搶抓發展機遇非常緊迫。 相對于傳統保溫材料,氣凝膠復合材料本身的比較優勢是非常明顯的,然而氣凝膠較高的生產成本成為一直以來制約氣凝膠產品廣泛應用的重要因素,約占產業鏈總成本的60%。其中干燥工藝是構成生產制備流程成本的主要因素。目前,全球常見干燥工藝分為常壓干燥工藝和超臨界干燥工藝,生產成本較高,且產品質量穩定性及一致性控制比較難。因此,如何有效降低成本、提高產品質量穩定性、提高生產自動化程度是氣凝膠行業的“卡脖子”問題。 生產罐區 ▲ 03 應用場景多元化 《企業觀察報》:貴司的氣凝膠產品在日常生活中有哪些具體應用場景? 韓志偉:華陸新材現已擁有面對不同領域的5大類10余個系列的氣凝膠產品,產品型號達到幾十種,其中有面向傳統保溫場景的氣凝膠系列產品、面向新能源汽車及儲能領域的電池隔熱片產品、面向建筑領域的定制保溫產品、適用于超高溫應用場景的耐高溫氣凝膠復合材料產品、適用于超低溫應用場景的深冷氣凝膠復合材料產品等。目前,氣凝膠產品已經應用到有保溫隔熱需求的各種應用場景。 04 爭當產業鏈鏈長 《企業觀察報》:在打造產業鏈方面,貴司有哪些布局? 韓志偉:目前,華陸新材一方面要提供一體化的能源管理綜合解決方案,系統解決傳統用能企業能耗高的問題;另一方面是為用戶企業提供優質的氣凝膠產品,推廣氣凝材料。后續,華陸新材會在做好產品的基礎上,有序向產業鏈上游原料端和下游應用端延伸。 華陸新材30萬方/年硅基氣凝膠復合材料項目分三期建設實施,占地約938畝。其中,一期建設年產5萬立方米/年硅基氣凝膠復合材料的生產能力;二期主要產品新增10萬立方米/年硅基氣凝膠復合材料,配套硅酸酯等硅基新材料;三期主要產品新增15萬立方米/年硅基氣凝膠復合材料,配套其他新型硅基材料。目前一期項目已經投產,二期、三期項目還在規劃中。 未來,華陸新材將加大氣凝膠技術及其應用研究力度,做好產品研發和升級迭代,提高產品性能保障和售后服務支撐。通過依托硅基氣凝膠項目,積極創建硅基材料創新平臺,華陸公司也將整合多晶硅、有機硅、硅基納米氣凝膠等領域的技術和業務資源,力爭打造硅材料產業鏈鏈長單位,為中國化學工程全力打造工業工程領域綜合解決方案服務商、高端化學品和先進材料供應商,爭創世界一流企業貢獻更大力量。 05 深耕氣凝膠產業賦能高質量發展 《企業觀察報》:目前,國內氣凝膠行業發展狀況如何?商業化現狀如何?與國外相比存在哪些差距? 韓志偉:中國氣凝膠行業相較于歐美等發達地區,起步較晚。在20世紀90年代,同濟大學首次從國外引進氣凝膠研究,隨后清華大學、哈爾濱工業大學等高校紛紛進入氣凝膠研究領域;在2005年前后中國氣凝膠逐步進入商業化。在隨后的近20年里,越來越多的企業進入氣凝膠領域。近幾年,在國家政策的大力支持及企業加大研發投入下,技術不斷進步,成本得以大幅下降。當前成本較10年前已實現大幅降低,性價比優勢開始顯現。尤其在石化管道等領域,龍頭企業紛紛從傳統隔熱材料切換至氣凝膠,氣凝膠需求持續增長。 雖然國內氣凝膠的產量和消費量增長快速,但當前國內氣凝膠行業還處于市場培育階段,氣凝膠產品的門類、形態很多,從事氣凝膠產品技術研發的機構很多,但真正進行產業化推廣應用的產品不多,以硅基氣凝膠為主。 盡管氣凝膠材料應用領域廣泛,但在很多行業的使用還處于初級階段,需要逐步培育市場,也需要時間去讓更多的用戶了解氣凝膠產品。與國外相比,國內市場真正認識和接受氣凝膠產品與國外市場項目有較大差距;另一方面,國內低端的保溫材料比較多,相比較而言,氣凝膠材料的性價比優勢不如國外明顯。 與此同時,在“雙碳”目標大背景下,諸多行業的快速發展會為氣凝膠材料發展創造更多新的機遇。以新能源汽車行業為例,近年來,汽車產業加速電動化轉型,國內新能源汽車發展迅速。2022年,中國新能源汽車銷量688.7萬輛,同比增長93.4%,滲透率達到25.6%;2023年上半年,新能源汽車完成產銷分別為378.6萬輛和374.7萬輛,同比分別增長42.4%和44.1%,市占率達到28.3%以上。隨著新能源汽車銷量及保有量的快速增長,動力電池的安全性成為關注重點。動力電池密度的不斷提高,在安全性方面也面臨更大挑戰。 在新能源汽車領域,傳統隔熱材料不僅重量大、隔熱效果差,易造成燃燒、爆炸的風險,而使用氣凝膠材料可以耐受住電池包短路造成的高溫能量瞬間沖擊,更好地解決動力電池安全問題,逐漸成為新能源汽車隔熱材料的最優選,氣凝膠材料在新能源汽車領域將得到更大規模的推廣應用。 由此可見,在國家轉型升級和行業高質量發展的大背景下,越來越多的新材料會逐步替代落后產品,占領市場,氣凝膠材料也會迎來更多發展機遇。華陸新材將牢記央企責任擔當,深耕氣凝膠產業,培育氣凝膠市場,用優質高效的氣凝膠產品和一體化的能源管理綜合解決方案,為行業發展和社會進步貢獻力量。