气凝胶：能改变世界的多功能材料******
展览会上展出的具有纳米多孔结构的新型材料气凝胶服装
中新社 任海霞摄
【走近超材料①】
编者按超材料具有常规材料不具备的超常物理性质，是国际上重点关注的战略前沿领域。我国也高度重视超材料技术的发展，国家自然科学基金、新材料重大专项等都对超材料研究予以立项支持。近年来，越来越多的科研人员对超材料产生兴趣，使超材料的设计开发进入了一个崭新的天地。据此，本版推出“走近超材料”系列报道，展示超材料技术创新发展与产业化应用情况。
气凝胶具有高比表面积、高空隙率等特殊的微观结构特点，化学性能稳定、导热系数低、耐高温、使用温度范围广、寿命长。近年来，中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺，开发出生物质基气凝胶等多种新型气凝胶。
气凝胶是一种超材料，它非常轻，即使把一块气凝胶放在花蕊上也不会将其压弯。目前，各种各样的气凝胶被开发出来，它们或柔软或坚硬，或导电或绝缘，应用领域广泛。1月10日，中铁一局集团有限公司表示，河南省新乡蒸汽管网项目全面通过验收。蒸汽管网对防腐、保温要求极高，其管道选用了高温离心玻璃棉及纳米气凝胶复合保温材料。项目技术负责人汪惺说，纳米气凝胶隔热效果是传统隔热材料的2—5倍，可极大提高施工质量和施工效率，降低施工成本。
作为目前已知导热系数最低、密度最小的固体材料，气凝胶可谓是材料领域的“隔热王者”，并已在航天、石化等领域应用。比如“天问一号”探测器发动机与火星车表面、“长征五号”遥四运载火箭发动机高温燃气系统隔热、嫦娥四号探测器热电池防护等都应用了气凝胶。在我国提出“双碳”目标后，随着技术的不断创新，气凝胶的应用场景也在进一步扩大。
具有耐高温、高弹性、强吸附等特性
气凝胶是一种纳米级的多孔固态新型材料，所有孔的体积合起来占整个气凝胶体积的绝大多数，甚至可以达到99％以上，具有高比表面积、高空隙率、纳米级孔洞、低密度等特殊的微观结构特点，化学性能稳定、导热系数低、耐高温、高弹性、强吸附、防水效果好、使用温度范围广、寿命长。
“可以把气凝胶理解成多孔海绵的一个纳米版。”气凝胶领域技术专家王贝尔说，其孔径在20纳米至50纳米之间。而空气分子大小约为70纳米，大于气凝胶孔隙的直径，因此空气在气凝胶上流动效率极低，加上气凝胶本身比热容很高，热辐射传递能降到最低，因而具有很好的隔热性能。
气凝胶主要分为无机气凝胶、有机气凝胶和有机—无机杂化气凝胶三类。其中，无机气凝胶是以无机物为主体，包括单质气凝胶、氧化物气凝胶和硫化物气凝胶等。有机气凝胶则是以有机物为主体，主要包括酚醛气凝胶、纤维素气凝胶、聚酰亚胺气凝胶、壳聚糖气凝胶以及壳聚糖—纤维素气凝胶等。有机—无机杂化气凝胶可利用有机物和无机物各自优势，实现气凝胶特殊的功能化。
《科学》杂志2021年将气凝胶列为十大热门科学技术之一，并称其为“可以改变世界的多功能新材料”。王贝尔说，气凝胶是《科学》杂志评选出的十大新材料中，唯一一个已大规模落地于实际商业场景的材料。
气凝胶的制备工艺主要分为两步，即通过溶胶—凝胶过程制备凝胶，再利用一定的干燥方法将凝胶内的液态物质替换为气态，从而制得气凝胶。
有数据显示，在气凝胶行业的成本结构中，制造成本约占45%。苏州锦富技术股份有限公司董事长助理郑松说，降低气凝胶成本是行业正在努力的一个方向，目前主要路径之一是自动化产线的落地，而成本降低将会打开更多的应用场景。
生物质基气凝胶成研究热点
据中国石油管道科技研究中心评估，以350摄氏度蒸汽管道的保温应用为例，相比于传统保温材料，气凝胶的保温层厚度可减少2/3，节约能耗40%以上，每公里管道每年可减少二氧化碳排放125吨。
数据显示，2021年油气领域对气凝胶的需求占总需求量的56%，另有18%用于工业隔热、9%用于建筑建造、8%用于交通运输。国家新材料产业发展战略咨询委员会在《2022气凝胶行业研究报告》中指出，在新能源汽车蓄电池芯模组中采用气凝胶阻燃材料，可将电池包高温耐受能力提高至800摄氏度以上。随着新能源汽车产业等的发展，气凝胶在新能源汽车及储能行业应用场景广泛，需求量有望持续提升。
气凝胶发展迅速。国务院发展研究中心国际技术经济研究所分析员李维科说，近年来，中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺，开发出生物质基气凝胶、石墨烯气凝胶、聚合物气凝胶等多种新型气凝胶。值得一提的是，生物质原料来源广泛、成本低廉、碳源丰富，利用生物质原料制备环保型多孔碳纤维气凝胶是一种经济、可持续的生产方式，因此目前生物质基气凝胶也成为研究的热点。
比如中国科学技术大学俞书宏院士团队研发出超弹性纤维素气凝胶，该纤维素气凝胶从室温到零下196摄氏度，都表现出不随温度变化的超弹性、优异的抗疲劳性等，在恶劣环境中具有巨大的隔热潜力。且制备中所使用的材料均为生物质原料，有望解决能源密集型技术和石化材料造成的环境污染问题，是传统不可再生气凝胶的理想替代品。
中国林业科学研究院木材工业研究所卢芸研究员团队以木材为基质，将无机、有机气凝胶与木材骨架基体复合，首创了第三代木质纤维素气凝胶。通过对木材及生物质废弃物纤维素的调控，将纤维素比表面积提高了7个数量级，对油污吸附能力高达自身质量的75—300倍，体积用量缩减50%—75%，可降解、可再生。
气凝胶发展驶入“快车道”
气凝胶的发展得到国家政策的持续支持。2014年和2015年，国家发改委连续两年将气凝胶列入《国家重点节能低碳技术推广目录》，开始对气凝胶进行初步推广应用；2018年6月气凝胶被列入建材新兴产业；同年9月，第一个气凝胶方面的国家标准《纳米孔气凝胶复合绝热制品》发布；2020年，《气凝胶保温隔热涂料系统技术标准》启用；2021年，《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出，推动气凝胶等新型材料研发应用。
随着气凝胶应用技术不断成熟，气凝胶发展进入“快车道”。不过，李维科说，目前气凝胶研究仍存在一些问题，比如气凝胶在高温条件下热导率增长较快，与纤维等增强基体材料的黏结性较差；生产过程中会用到许多有机溶剂，容易造成环境污染；气凝胶难以回收利用，不利于可持续发展等。
此外，气凝胶生产成本高昂，产品价格昂贵。《2022气凝胶行业研究报告》指出，气凝胶的生产成本主要集中在原材料硅源、设备折旧及能耗方面。有效降低成本既依赖于制备工艺的突破，也需要通过低成本原材料的大规模产业化来实现。
气凝胶是罕见的可以同时满足防火、防水、隔热、隔音等多种需求的材料。李维科说，气凝胶的发展和应用仍然处于不断探索的过程，未来的研究方向主要集中在开发纤维素气凝胶、石墨烯气凝胶、钙钛矿结构气凝胶、非金属单质气凝胶等新型气凝胶上。（记者 李 禾）
光伏去年四季度业绩分化显著，或成今年利润格局演变前兆******
2022年光伏产业链价格疯狂博弈，硅料价格“狂飙”10个月后突然暴跌、组件厂备受上游成本压力，各环节盈利情况是投资者关注焦点。
目前，80只光伏股中已有56家披露了2022年业绩预告。整体来看，26家预增、5家略增、8家扭亏、1家续盈、5家预减、4家首亏、5家续亏，预喜率74.07%。最“吸金”的仍是上游材料环节，组件端虽然全年直面成本压力，但龙头厂商的业绩增速仍可圈可点。
2023年光伏产业发展进程仍是新能源行业的最大看点。目前看，产业链价格延续了去年大幅震荡的走势，硅料价格“雪崩”后大幅反弹，直面终端的组件厂能否多挣三五斗引人关注。
上游利润全年称王，但Q4增速明显分化
7家千亿光伏股，隆基绿能(601012.SH)、通威股份(600438.SH)、阳光电源(300274.SZ)、晶澳科技(002459.SZ)、晶科能源(688223.SH)、天合光能(688599.SH)、TCL中环(002129.SZ)2022年业绩均为预增。
通威股份受益于硅料价格高位运行，成为去年全年最赚钱的光伏企业，公司预计2022年净利润同比增速超200%，预计实现归母净利润252亿~272亿元，同比增长207%~231%。另一家硅料企业大全能源(688303.SH)预计全年净利润190亿~192亿元，净利规模位列第二。
“硅片双雄”隆基绿能与TCL中环的净利润增幅均超六成，但增速放缓趋势已现。隆基绿能预计2022年实现归母净利润145亿~155亿元，同比增60%~71%；TCL中环预计净利润为66亿~71亿元，同比增长63.79%~76.2%。
2022年11月~12月，硅料、硅片价格急转直下，导致相应环节企业单季度业绩增速放缓明显，这也使得光伏行业2022年第四季度盈利增速分化明显。
以通威股份为例，公司去年前三季度实现归母净利润217.3亿元，Q4归母净利润34.7亿~54.7亿元，环比下降42.5%~63.5%；扣非归母净利润40.19亿~60.19亿元，环比下降36.6%~57.6%。
硅片端，隆基绿能与TCL中环Q4业绩也出现明显下滑。其中，隆基2022年Q4实现归母净利润35.2亿~45.2亿元，同比增长130%~196%，环比减少21.6%至增长0.6%；TCL中环的降幅更为明显，2022年Q4实现归母净利16亿元~21亿元，环比减少23.20%至增长0.80%。
2022年度国内TOP20组件企业的出货量近300GW，其中仅TOP10企业便超250GW。在下游装机需求高增的背景下，市场份额稳定的组件头部厂商展现出更稳定的业绩增速。晶科能源、晶澳科技、天合光能(预计净利润增速中枢值均超过100%。
晶澳科技的全年业绩增速位居组件厂第一。2022年预计出货组件40GW以上，公司预计全年实现归母净利润48亿元~56亿元，同比预增135.45%~174.69%。
另外，2022年是各大上市公司“跨界”光伏的大年，从目前已披露的业绩表现来看，多数“跨界追光者”尚未兑现光伏业务收益。皇氏集团(002329.SZ)是其中的典型代表，公司上市后多次进行业务转型，于2022年宣布进军光伏行业，今年以来，皇氏集团又成立子公司共同推进TOPCon/钙钛矿叠层电池产品技术。而从业绩预告情况来看，皇氏集团的光伏业务突破仍需时日，公司预计2022年扣非后归母净利润亏损1.06亿元~1.11亿元，上年同期亏损5.2亿元。
硅料价格再度抬头，2023或成洗牌开局年
2023年正值“十四五”关键之年，市场各方普遍对2023年光伏装机需求增长持乐观态度。按照国家能源局预估，2023年风光新增装机将达1.6亿千瓦，延续2022年风光3:7比例，即2023年光伏新增装机将超110GW。目前也有咨询机构预测，2023年国内光伏新增装机或超130GW。
一方面，硅料新增产能不断释放给予价格的下行压力，下游成本压力将得到有效缓解。同时，海外光伏需求的增长态势来看，2~3月份有望延续1月份“淡季不淡”走势。
然而，春节过后，前期雪崩的硅料价格大幅反弹，再度令市场担忧上游原材料价格下行放缓对需求的影响。
2月1日，硅业分会发布最新多晶硅价格，国内单晶复投料价格区间在20.0万~23.2万元/吨，成交均价21.75万元/吨，环比节前价格涨幅为31.02%；单晶致密料价格区间19.8万元~23.0万元/吨，成交均价21.52万元/吨，环比节前价格涨幅为31.22%。而从2022年11月中旬起，硅料价格曾一度腰斩。
对于价格大幅反弹，硅业分会表示，除了两周价格积累外，一方面硅片企业开工率大幅提升，硅料需求有相对可观的增量；另一方面，硅片企业的原料消化殆尽，节后第一周硅料采购需求大幅增加，支撑硅料价格延续上涨走势。
某光伏行业资深人士对第一财经记者表示，短期内硅料硅片价格向上标志着年后各项目如期开工。“价格上涨分两方面看，目前来看，春节后开工率还是比较高的，需求真实存在，使得硅料硅片价格突然走高。”他对记者说，“中长期看，去年四季度开始，硅料新增产能大量释放，整体库存水平还是比较可观的，往后看硅料产能不会是制约行业发展的主要矛盾，供大于求的局面或长期存在。”
硅料环节释放的利润空间将向下分配。随着节后光伏产业链价格上涨，组件价格小幅回升，部分厂商从每瓦1.65元回升至每瓦1.7元~1.75元，高于每瓦1.8元尚难被接受。
产业链利润再分配之际，以隆基、通威为代表的一体化龙头仍然在不断加码扩张产能。半个月前，隆基绿能继续加码一体化布局，公司宣布拟投资452亿元投资建设年产100GW单晶硅片项目及年产50GW单晶电池项目。通威股份2022年四季度组件业务进入发展初期，预计小幅亏损，公司继于盐城市投资40亿元建设25GW组件产能后，又于南通市投资40亿元，建设25GW组件产能，2023年底前有望投产。
“大厂走一体化用资金优势、规模优势、先发优势不断扩张产能，使得后加入市场的光伏玩家和二三线厂商压力会比较大。一体化的大规模、低成本可能使得部分环节的利润更加集中，年内小厂商的洗牌趋势或会逐渐显现。”前述光伏人士说。
