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商业航天隔热材料行业交流核心观点

2026-02-04 20:30:34

树脂基烧蚀隔热材料：防热材料分为烧蚀型与非烧蚀型，树脂基材料属于烧蚀型，核心机理是高分子树脂在高温下经分解、碳化、升华等化学反应，消耗自身质量带走大量热量，同时表面形成多孔碳化层阻隔热向内部传递。其典型应用场景包括航天返回舱大底、背封面的防热结构，以及固体运载火箭发动机内部隔热衬垫；成型工艺主要有布袋缠绕、模压、RTM成型三种，其中RTM成型以纤维骨架为耐高温支撑结构，将树脂注入铸模静置成型，与前两者存在明显差异。

气凝胶类隔热材料：气凝胶类隔热材料包含二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶，以及与陶瓷纤维复合形成的柔性或刚性粘板。这类材料依靠固态隔热性能实现防护，常温下热导率低于空气，同时具备超轻、极低密度的特点，可兼顾减重与隔热效果，目前主要应用在火箭舱段中，作为内侧内衬隔热材料，减轻外部防热对核心电子元器件的热辐射影响。

功能性防热涂层材料：功能性防热涂层主要有两大体系：一类是以有机硅为基体，添加减重、耐烧蚀功能填料；另一类是以环氧基树脂为基体，添加各类功能助剂。该涂层采用喷涂方式成型，工艺简单且国内多数单位可实现，能一体化成型，适配当前国内外大尺寸运载火箭的制造需求，应用场景覆盖运载火箭整流罩到弹身的大面积区域。作为烧蚀型防热材料，其隔热机理为在气动热环境下，有机基体形成多孔碳化层并带走热量。

陶瓷基隔热材料：陶瓷基复合材料主要应用于新一代高超飞行器热环境最恶劣的部位，常见的有碳碳化硅、碳化硅等超高温陶瓷，其工艺路线主要分为三类：a. PIP（先驱体浸渍裂解）：将纤维预制体浸入液态有机聚合物先驱体，固化后在惰性气体中加热裂解转化为陶瓷基体，需多次循环填补孔隙，适合制造复杂形状、大尺寸或薄壁构件，但周期长、成本高；b. CVI（化学气相渗透）：将纤维预制体置于反应器中，气体先驱体高温反应生成陶瓷并沉积在纤维表面，逐步填充空隙；c. 熔融渗透法：高温下硅液在毛细管作用下，渗透进含碳源的纤维预制体，原位反应生成碳化硅基体并填充空隙。

其他类隔热材料：其他类隔热材料主要包括两种：一是多层隔热材料，由高反射铝箔或薄膜层，搭配低导热率的玻纤、碳纤等间隔层构成，通过反射层阻隔辐射源，间隔层抑制对流传热和固体传热，在真空环境下隔热效果较好，多用于航天器外表面形成隔热毯，也可应用于低温储箱；二是第三代陶瓷隔热瓦，马斯克星舰所采用的该类产品以石英纤维经浸渍、多次高温烧结形成轻质多孔陶瓷体，表面涂布高反射率涂层，既能有效反射外部热源，又因耐温性好可扛住气动冲刷，实现与机体的热隔绝。

2、Starship隔热材料技术迭代解析

技术路线切换原因：Starship技术路线最早关联龙飞船技术，始终坚定采用非烧蚀、可重复使用的热防护体系。此前NASA的PICA-X属于烧蚀材料，以碳纤维为主要纤维原料，搭配定制树脂经固化成型实现热防护功能，但该材料所用的碳纤维导热率高，虽具备抗烧蚀能力，但其隔热性能以及可重复使用性能均存疑。而Starship长期发展需求聚焦可重复回收，因此最终从PICA类烧蚀材料切换至陶瓷隔热瓦，适配自身技术定位与发展方向。

陶瓷隔热瓦技术细节：Starship所采用的陶瓷隔热瓦为六边形结构，外观呈明显白色，本质属陶瓷基体材料。该隔热瓦核心原料为石英纤维，生产中搭配预制体加工，经高温烧结后形成具备多孔结构的二氧化硅陶瓷体，适配Starship非烧蚀、可重复使用的热防护体系定位，支撑其重复回收利用目标。

3、隔热材料价值量与成本分析

隔热材料价值量核算逻辑：国内火箭隔热材料价值量核算需从多维度开展，先从火箭设计角度明确其在热环境下的应用部位及材料厚度，确定材料使用公斤数，结合材料单价核算出材料成本；再叠加涵盖材料损耗估算、人工周期时长及成型智能化运用程度的制造成本，综合两者即可明确防热材料最终成本。海外Starship的隔热材料单件价值量暂未掌握确切数据，无法精准核算。

不同工艺成本对比：陶瓷隔热瓦在火箭整件中的价值占比约1/10，其可采用石英、氧化铝、碳硅等耐高温纤维。涂层材料（柔性抗烧蚀材料）的生产周期与成本远低于陶瓷隔热瓦，国内涂层材料成本约为陶瓷隔热瓦的1/10。陶瓷隔热瓦成本高源于工艺复杂：需将纤维置于二氧化硅胶体等浆料中，经真空抽滤、干燥定型、多次高温烧结等工序，生产周期长且烧结损耗率高。涂层材料以有机硅为基体，通过定制分子链及基团提升耐高温性能，引入耐高温填料，借助有机与无机耦合作用实现高温原位陶瓷化，成型更高效、成本控制更优。此外，纤维材料实现批产后价格大幅下降，也为隔热材料整体成本控制提供了有利条件。

4、国内隔热材料竞争格局梳理

不同材料领域：

a. 碳碳隔热材料领域：西工大李和军院士团队、付贤刚教授、李克智教授深耕抗氧化、抗烧蚀碳碳及碳陶技术；中南大学黄伯云院士团队、熊翔教授、刘根三教授在该领域积累深厚。科研院所包括航天四院、航天一院703所、航天三院306所、621所、山西莲花锁；企业有博云新材、西安超码、中钢集团相关单位及众多民营企业。

b. 陶瓷基材料领域：西工大张立同院士团队、陈乃飞教授团队是国内该领域开创者和引领者；国防科大、北航、清华等多校团队均有布局；上海交大、浙大、天大、武汉理工等高校也在深耕。科研院所涉及703所、306所、五院529厂、航空工业621所；企业有钢研高纳、中航高科，以及西安、湖南等地依托高校成立的创业型公司。

c. 树脂基材料领域：核心为703所、航天三院306所，306所还研究纳米隔热涂料及气凝胶复合材料；另有上海华东理工龙东威老师团队。

·涂层材料核心竞争者：涂层材料领域在国内体制内产品应用及商业航天场景中，核心为航聚和703所，二者占据主要份额。当前已有部分民营企业陆续参与该领域研究，但在核心应用场景中，航聚和703所仍处于主导地位。其他多为科研院所或高校团队，主要聚焦技术研发，尚未形成大规模产业化布局，短期内难以对核心的市场地位构成有力挑战。

Q&A

Q: Starship技术路线是否最早师承NASA航天飞船？NASA皮卡隔热材料采用碳纤维加酚醛树脂技术路线，而Starship增加陶瓷机体的技术路线考虑及陶瓷机的实际应用情况如何？

A: 马斯克的技术路线从龙飞船到星舰，始终坚持非烧蚀、可重复使用的热防护体系。NASA的PICA-X烧蚀材料以碳纤维为纤维基体，搭配定制树脂固化成型。转向陶瓷隔热瓦的原因在于碳纤维导热系数大，其隔热性能及可重复使用性有待考证。星舰采用的陶瓷隔热瓦为六边形12瓦，以石英纤维预制体经高温烧结形成多孔二氧化硅陶瓷体。

Q: 陶瓷基隔热材料中，纤维、增强相、机体相及表面涂布材料各自的价值量占比是多少？

A: 经设计核算及自身陶瓷隔热瓦产品经验，陶瓷基隔热材料在整件中的成本占比约1/10；陶瓷纤维种类不限于石英纤维，耐高温的氧化铝纤维、碳纤维、硅纤维等均用于纤维增强陶瓷隔热瓦。

Q: 陶瓷隔热瓦的成本占总价值量的比例是否约为1/10？

A: 通过设计及核算评估，结合公司正在生产的陶瓷隔热瓦材料，其成本占总价值量的1/10左右；陶瓷纤维种类不限于石英纤维，耐高温的石英、氧化铝、碳及硅纤维均用于纤维增强陶瓷隔热瓦。

Q: Starship价格相较于NASA下降约80%-90%，其成本及价格控制方式是什么？选择民用供应商是否有助于提升成本控制效果？

A: 国内民用纤维厂家通过技术迭代实现氧化铝纤维、碳化硅纤维等批量生产，推动纤维价格大幅下降，从而降低隔热瓦成本，说明选择民用供应商有助于提升成本控制效果。目前正在推进柔性抗烧蚀材料涂层替代隔热瓦的技术路线，该涂层经风洞实验验证，通过高温原位陶瓷技术实现表层抗烧蚀、抗冲刷，内层保持柔性机体，在震动及气动冲刷环境下防热可靠性更高，且成型成本与周期较隔热瓦大幅降低。

Q: 柔性隔热涂层使用的基体材料是什么，例如是否为碳化硅或其他材料？

A: 柔性隔热涂层的基体材料为有机硅，技术路线上通过设计有机硅的分子链及基团以提高基体耐高温性能，同时引入耐高温填料，利用有机与无机耦合的化学作用，在高温下形成原位陶瓷。

Q: 国内火箭隔热材料的价值量分析方式，以及海外Starship上隔热材料的单件价值量情况如何？

A: 国内火箭隔热材料价值量由材料成本与制造成本构成。涂料路线成本远低于格瑞瓦的隔热瓦路线，因隔热瓦需将陶瓷纤维浸入胶体，经真空抽滤、干燥及多次高温烧结，损耗较多，涂层材料成本约为隔热瓦的1/10。海外Space X Starship的单件隔热材料成本无确切数据，但国内科技一院、工草院、工大等单位均在研发陶瓷隔热瓦。

Q: 国内陶瓷基、树脂基、碳碳辅材、碳碳陶等防热材料技术路线的应用比例如何？后续技术更先进、价格更低的防护材料竞争格局会有何变化？

A: 应用比例主要依赖火箭箭体速度核算，速度较慢时大面积使用树脂基材料，马赫数较高时前端等部位需使用陶瓷基甚至抗氧化碳碳材料。国内固体运载火箭大面积多使用树脂基材料，其他部位使用涂层材料，二者应用重量占比约各一半；液体运载火箭舱体多为金属结构，仅在可回收、工况严酷等特殊部位使用涂层材料，防热大底等与通管接触部位选用树脂基材料。涂层材料多应用于火箭支腿、舱间段、尾段等部位，应用部位目前相对明确。

Q: 国内隔热材料的整体竞争格局，各主要单位的擅长领域，公司的擅长方向及竞争对手有哪些？

A: 公司核心竞争对手为航天一院703所，自身主要擅长涂层机与数字机材料。国内隔热材料竞争格局按类型分布：碳碳材料领域，院校有西工大李和军院士团队、中南大学黄伯云院士团队、北航张佐光教授与马越教授团队；研究院所有航天四院、一院703所、三院306所、621所、山西莲花锁；企业有湖南博云新材、西安超码、中钢集团相关单位及众多民营企业。陶瓷基复合材料领域，院校有西工大陈乃飞教授与张利同院士团队、国防科大王树清教授、肖鹏教授及冯志海研究员，西工大张新红教授、清华汤伟教授团队、北航马跃教授，还有上海交大、浙大、天大、武汉理工等；研究院所及企业有703所、43所、五院529厂、航空工业621所，企业有北京钢研高纳科技、中航高科，西安、湖南等地出现依托高校的创业型公司。数字机防热材料核心在703所，还有上海华东理工龙东威老师、306所。涂层材料方面民营企业有参与，但体制内产品应用及商业航天领域核心为航聚与703所。

Q: 目前涂层领域的主要玩家是否为703和公司自身？

A: 目前涂层领域的主要玩家为703和公司自身。

Q: 目前商业航天公司一级回收实验中，防隔热材料主要用于发动机吗？

A: 不同客户需求存在差异，共性应用部位包括支腿、极限段、尾段等严酷环境区域。

Q: 发射架是否需要用到相关材料？

A: 发射台会用到防热材料，但目前国内主流发射台仍以水泥混凝土方案为主。

Q: 目前头部单位可回收实验未成功，公司交货是否主要为实验件或小批量？

A: 按照通常定义，目前交付的是飞行样机；若头部单位实现可回收，后续会有小批量订单。

Q: 若二级也要回收，防热相关应用空间是否会更大？

A: 是的。目前主要聚焦一级回收，后续将涉及二级回收，同时整流罩回收也在进行技术储备。

Q: 整流罩回收离不开隔热材料，隔热材料辅材上游的供应格局如何？火炬电子下属利亚新材、利亚化学供应的陶瓷基纤维或PCS的情况是否了解？

A: 耐高温材料在二级回收及国内新建布局追求高马赫中有应用，但周期较长；目前主要推进一级回收，二级回收方案已与各家陆续接触，后续将做技术储备。

Q: 各家是否已在储备二级隔热回收技术并推进相关工作？

A: 各家已在论证二级隔热回收技术。

Q: 材料一次回收后若有损耗，如何处理？

A: 材料回收后下落及转运过程中可能因磕碰、外部冲击导致防热损伤，目前已开展材料验证，采用可修补技术路线，通过喷涂或刮涂快速成型的方式解决重复利用问题。

Q: 材料是否具备耗材属性，且未来量产后续是否有专门团队负责后市场处理？

A: 材料具备耗材属性，未来量产后续将有专门团队负责后市场处理，目前正规划在海南文昌发射实验场建设类似4S店的火箭维修场地。

Q: 具备产业化能力的主体为703和航聚，那么整体供应商是否以材料供应商为主？航聚与703是否主要采购材料并自行负责成型？

A: 公司定位为提供从原材料合成、复合材料成型、健体防热成型，到风洞实验考核验证及后续维护保养的全链条解决方案。

Q: 核心体制内为703、体制外为公司的情况下，两者是否是该市场市占率最高的两家，甚至是否仅有这两家表现最佳？

A: 从大规模生产大尺寸件的能力、前期多产品PK及技术认可度来看，目前主要为公司与703两家。

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