纤维复合SiO2气凝胶的研究进展
二氧化硅气凝胶的研究现状与应用(综述)
学 年 论 文题目： SiO 2气凝胶的研究现状与应用学 生： 房斯曼学 号： 200902010204院 （系）：材料科学与工程学院专 业： 材 料 化 学指导教师： 李 翠 艳2012年 6 月 1 日SiO2气凝胶的研究现状与应用材化092 班###指导老师：李##(陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021）摘要:本文从二氧化硅的研究历史和现状出发，从制备方法、干燥工艺、性能与应用领域等方面综述了二氧化硅气凝胶的研究进展，并对二氧化硅气凝胶的发展前景进行了展望。
关键词:二氧化硅气凝胶，制备，干燥，应用Current Research and Applications of SilicaAbstract: The article reviewed the latest development and the history of the research of silica aerogel, summarized the progress of the silica aerogel research in the aspects of preparation methods, drying technologies, properties and current application. And the article also looks forward to the development prospect of silica aerogel.Keywords: silica aerogel, preparation, drying, application0 前言二氧化硅气凝胶是在保持胶体骨架结构完整的情况下，将胶体内溶剂干燥后的产物,它问世于1931年，美国科学家首先由斯坦福大学的S．S．Kistler制得了二氧化硅气凝胶。
1966年J．B．Peri利用硅酯经一步溶胶—凝胶法制备出氧化硅气凝胶，从而使材料的密度更低，进一步推动了气凝胶研究的进展。
国内外气凝胶发展现状
国内外气凝胶发展现状气凝胶是一种具有多孔结构和极低密度的功能性材料，因其独特的物理和化学性质在各个领域都有着广泛应用。
近年来，随着人们对新型材料需求的增加，气凝胶在国内外的研究与发展也日益受到重视。
一、气凝胶的定义和特点气凝胶是一种由高度交联的凝胶组成的多孔材料，其孔隙结构可调控，并且具有极低密度和良好的绝热性能。
这些特点使得气凝胶成为一种独特的新型材料，被广泛应用于隔热隔音、吸附分离、催化剂载体等领域。
二、国内气凝胶研究现状在我国，气凝胶的研究起步较晚，但近年来取得了显著进展。
许多高校和科研机构开展了气凝胶的制备和应用研究，为我国气凝胶产业的发展奠定了基础。
目前，国内研究重点主要集中在气凝胶的制备方法、性能调控以及应用领域拓展等方面。
1. 气凝胶制备方法目前，国内气凝胶的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、溶胶凝胶法等。
这些方法的不断改进和优化，使得气凝胶的制备更加简便高效，并且可以调控气凝胶的孔隙结构和物理性能，满足不同领域的需求。
2. 气凝胶性能调控近年来，国内研究人员通过改变气凝胶的成分、控制热处理条件等手段，成功调控了气凝胶的力学性能、绝热性能、吸附性能等重要性能。
这些研究成果为气凝胶在航空航天、建筑节能等领域的应用提供了有力支撑。
3. 气凝胶应用领域拓展除了传统的隔热隔音领域，国内研究人员还开展了气凝胶在光学、催化剂载体等领域的应用研究。
例如，石墨烯气凝胶的制备与性能研究、金属氧化物气凝胶的催化性能等方面均取得了显著成果。
三、国外气凝胶研究现状相较于国内，国外气凝胶的研究历史更为悠久，研究水平也更加成熟。
欧美国家在气凝胶的制备方法、性能表征、应用拓展等方面取得了一系列重要进展，并且在多个领域有着广泛的应用。
1. 气凝胶的制备方法国外研究人员将超临界干燥、溶胶-凝胶等方法应用于气凝胶的制备中，并通过“模板法”、“超分子自组装”等手段实现了气凝胶的结构调控。
这些研究方法为气凝胶的精密制备和应用提供了重要技术支持。
氧化硅气凝胶隔热复合材料研究进展
第27卷 第2期Vol 127 No 12材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of Materials Science &Engineering 总第118期Ap r.2009文章编号:167322812(2009)022*******氧化硅气凝胶隔热复合材料研究进展高庆福,张长瑞,冯 坚,冯军宗,姜勇刚,武 纬(国防科技大学航天与材料工程学院新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室,湖南长沙 410073) 【摘 要】 氧化硅气凝胶由于纤细的纳米结构,具有极低的热导率,是一种新型轻质保温隔热的理想材料。
但其力学性能和高温遮挡红外辐射能力差限制了气凝胶在该领域的应用。
通过添加增强体和遮光剂研制气凝胶隔热复合材料是主要的解决方法。
本文综述了近年来气凝胶隔热复合材料的制备方法,重点分析了气凝胶复合材料在力学性能和隔热性能方面的研究进展,并指出了存在的问题,对今后的研究提出了展望。
【关键词】 气凝胶;隔热;力学性能;遮光剂中图分类号:TQ263 文献标识码:AProgress of Silica Aerogel Insulation CompositesG AO Q ing 2f u ,ZHANG Chang 2rui ,FENG Jian ,FENG Jun 2zong ,JIANG Yong 2gang ,WU Wei(State K ey Laboratory of Advanced C eramic Fibers &Composites ,College of Aerospace &MaterialsE ngineering ,N ational U niversity of Defense T echnology ,Ch angsha 410073,China)【Abstract 】 Due to nano 2porous structure ,silica aerogel has the lowest thermal conductivity ,and is an ideal material fornovel thermal insulation.However ,its application as a thermal insulation has been restricted due to its weak mechanical strength and high inf rared transparency.One of the best methods is to prepare aerogel composites by doping with reinforcements and opacifiers.This paper summarizes the preparation technology of aerogel composites.Particularly ,the research progresses on mechanical and thermal properties of aerogel composites are analyzed.The existing problems and the f urther prospects in this field are also discussed.【K ey w ords 】 aerogel ;insulation ;mechanical property ;opacifier收稿日期:2007207209;修订日期:2008209202基金项目:国防科技重点实验室基金资助项目作者简介:高庆福(1981-),男,博士研究生,研究方向:纳米隔热材料。
气凝胶材料的研究进展
气凝胶材料的研究进展作者：李雨珊王红红齐鹏鹏于士洋肖旭来源：《卷宗》2016年第05期摘要：气凝胶，英文aerogel又称为干凝胶。
当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为气凝胶，气凝胶具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。
另外还具有凝胶不具备的性质，如高孔隙率、高比表面积、低密度、低折射率、低弹性模量、低声阻抗、低热导率、强吸附性能、典型的分形结构等，本文着重介绍气凝胶材料以及纤维素基气凝胶材料的性质，结构，制备方法及应用.关键词：气凝胶；制备；材料应用0引言1931年Kistler：用硅酸钠为硅源，盐酸为催化剂，制备了水凝胶，然后通过溶剂置换和乙醇超临界干燥，首次制备了SiO2气凝胶。
在此后的几年时间里，Kistler详尽地表征了SiO2气凝胶的特性，并制备了许多有研究价值的其它气凝胶材料，包括：Al2O3、WO3等气凝胶材料.但由于制备周期较长、成本高，且脆性较大。
直到60年代，Tiechner的研究使气凝胶材料的制备出现了质的发展.他用正硅酸甲酷（TMOS）为硅源、甲醇为溶剂，加人一定量的水和催化剂，使之发生水解和聚合反应，直接生成醇凝胶，因而不需要长时间的溶剂交换，通过醇的超临界干燥便可获得性能良好的SiO2气凝胶材料。
1 气凝胶材料的性质与应用气凝胶根据其成分可以分为无机气凝胶、有机气凝胶和无机―有机复合气凝胶三类，气凝胶材料的分散介质是气体，且作为凝胶网络骨架的固体相，以及网络的空隙结构均为纳米级别，这种连续三维纳米网络结构使其具有独特的性能，比如高孔隙率、低密度、低折射率、低热导率，低介电常数，低光折射率，低声速等。
1.1作为超级绝热材料室温下，SiO2是目前隔热性能最好的固态材料。
其具体应用涵盖了科研、工业、国防等保温隔热场合，尤其是航空航天和航海领域，同时，还可用于生活日用的多种场所，如建筑隔热、衣物保暖、冰箱隔热、管道保温等，乃至提高太阳能集热器的效率等。
二氧化硅气凝胶材料的研究进展
二氧化硅气凝胶材料的研究进展作者：秦慧元来源：《科协论坛·下半月》2013年第01期摘要：二氧化硅气凝胶是一种结构可控的新型轻质纳米多孔性非晶固态材料，被称作“蓝烟”、“固体烟”，是目前已知的最轻的固体材料，具有低密度、高孔隙率、高比表面积、低热导率、低光折射率等特点，在力学、声学、热学、光学等诸多方面显示出独特性质，被称为“改变世界的神奇材料”。
介绍二氧化硅气凝胶材料的发展历史、制备方法、性质和应用前景。
关键词：气凝胶二氧化硅纳米材料中图分类号：O646 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-040-041引言气凝胶通常是指以具有纳米量级微细颗粒相互聚集构成的纳米多孔网络结构，并在纳米量级的网络骨架中充满大量气态分散介质的轻质纳米固态材料。
其中SiO2气凝胶，最受关注，也是近年来研究最多的气凝胶。
与碳气凝胶、Al2O3和TiO2等其它气凝胶相比，SiO2气凝胶原材料来源丰富，制备工艺简单，可控性好；性能方面，SiO2气凝胶同时兼有玻璃的高透明性，聚苯乙烯、聚氨酯类有机高分子材料的低热导率特性以及炭黑材料的高比表面积等特性。
图1A展示了SiO2气凝胶材料的低密度特性，密度范围为0.004-0.5 g/cm3，最轻的SiO2气凝胶材料密度仅是空气的三倍；图1B 展示了SiO2气凝胶良好的绝热特性，2-3厘米厚的气凝胶可以把800℃的高温降至30℃。
SiO2气凝胶结构的特异性和优良的综合性能受到越来越多的关注，仅1990 年以来，美国《科学引文索引》收录的关于SiO2气凝胶文献就多达800多篇，美国第 250 期《科学》杂志更将其列为20世纪 90年代十大热门技术之一。
有望和前几代神奇产品，如：20世纪30年代的酚醛树脂、20世纪80年代的碳纤维和90年代的硅树脂相媲美，并被称为未来可能改变世界的材料。
2 SiO2气凝胶发展历史早在 20 世纪 30 年代初，美国的斯坦福大学 Kistle就已经通过水解水玻璃的方法制得了SiO2湿凝胶，并且尝试用空气来置换湿凝胶中的液体溶液。
SiO2气凝胶常压干燥工艺与隔热应用进展
1000一1400，具有较好的疏水性能。
同时，Rao旧。
l J 还以甲基三甲氧基硅烷(M TM S)和正硅酸甲酯(T M O S)为硅源，经溶胶一凝胶过程和超临界干燥制备了疏水Si0：气凝胶，随M TM S／TM O S摩尔比从O．3增加到1．65，疏水气凝胶与水的接触角达到1400，其密度和比表面积分别在50—90kg／m’、400—l150m2／g。
采用原位法制备疏水Si O：气凝胶的研究在国内较少。
1．4降低毛细管力干燥理论表明，在凝胶的常压干燥过程中，导致凝胶收缩的主要驱动力是毛细管力。
而由Lap l a c e 公式可知，毛细管力的大小与网络基架中的液体的表面张力成正比。
因此采用陈化和表面改性等措施来常压制备气凝胶时，都采用表面张力较低的溶剂来进行常压干燥，或者在溶剂中加入一些油溶性表面活性剂来降低表面张力旧’10—1|。
R a o等人¨2’3纠分别采用甲苯、正己烷、正庚烷和二甲苯等混合溶液作为凝胶干燥溶剂，研究了溶剂的表面张力对气凝胶结构的影响，结果表明以正己烷、正庚烷作为凝胶的干燥溶剂，可得到密度较低的气凝胶。
以正庚烷和二甲苯的混合溶液作为凝胶干燥溶剂，经常压干燥制备的Si O：气凝胶其密度和孔隙率分别为51kg／m3和98．38％。
1．5热处理在适当的温度下对气凝胶进行热处理，会产生反涨(s鲥ng bac k)现象。
在热处理过程中，由于凝胶内部气体的热膨胀和凝胶的低渗透率，气体难以从气凝胶中逃逸出来，因而气体压缩凝胶骨架，从而导致了凝胶的比表面积和孔体积增加。
34|。
可见，合适的热处理工艺可以减小气凝胶的收缩，进一步降低气凝胶的密度。
K ang Shi n—K)r u等人L341以r I．E O S为原料，乙醇为溶剂，采用两步法(催化剂分别为H C I和氨水)经常压干燥和热处理工艺制备出了透明低密度气凝胶。
并得到了最优的热处理工艺路线：以2℃／m i n加热到250℃并保持2h，然后以l℃／m i n加热到350℃并保持2h，然后缓慢降至室温，所得气凝胶的比表面积和孔体积可分别达1050m2／g和3．2cm3／g。
SiO2气凝胶复合材料增强增韧改性技术研究进展
SiO2气凝胶复合材料增强增韧改性技术研究进展作者：陈俊陈萍来源：《科技创新导报》2011年第19期摘要:针对SiO2气凝胶制备和应用中的瓶颈,从提高气凝胶本体强度、纤维增强技术两个方面对SiO2气凝胶复合材料增强增韧改性技术研究进行了综述,并对其发展进行了展望。
关键词:SiO2气凝胶改性增强增韧转中图分类号:TB332 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(a)-0002-021 引言SiO2气凝胶是一种低密度,低热导率和高气孔率的新型非晶体材料,具有独特的热学、电学、光学及声学性能,可用作绝热材料,节能材料,集成电路衬底材料、隔音材料以及吸附剂等。
在绝热材料中,SiO2气凝胶特有的纳米多孔结构和骨架颗粒使其成为常温常压下导热系数最低的固体材料,在航天飞行器隔热瓦、热力管路系统的绝热以及透明保温隔热层中有着巨大的潜在应用价值[1-4]。
随着能源和环境问题的日益突出,SiO2气凝胶引起了各国研究学者的广泛关注。
自1931年美国斯坦福大学Steven.S.Kistler通过溶胶凝胶法和超临界干燥工艺制备出第一块SiO2气凝胶以来,SiO2气凝胶制备技术得到了迅速发展。
但是SiO2气凝胶的应用还存在以下三方面的问题:(1)生产制备成本高;(2)气凝胶抵抗高温辐射性能较差,因此,热导率随温度的升高而显著增大;(3)强度低、脆性大的缺点也极大地影响了它的工程化应用。
因此,寻求综合性能优良的SiO2气凝胶隔热复合材料仍然是国际上研究的主要方向[5]。
研究表明,在气凝胶中掺入炭黑、二氧化钛、碳化硅等遮光剂,可以在一定程度上改善其高温热学性能[3-5]。
然而,强度低是制约气凝胶应用发展的最大瓶颈。
本文首先分析了SiO2气凝胶的制备现状,然后从解决SiO2气凝胶开裂问题和增韧改性技术两方面对目前SiO2气凝胶的改性技术进行总结,分析存在的问题,并进一步提出了SiO2气凝胶的发展方向。
2 SiO2气凝胶复合材料增强改性技术研究进展随着SiO2气凝胶研究的不断深入,其制备技术也有了较快的发展:制备的硅源由原来毒性大、成本高的正硅酸甲酯改选工业硅溶胶、正硅酸乙酯和水玻璃、多聚硅氧烷、粉煤灰等;干燥工艺从原来的超临界技术发展为常压制备技术[6]。
二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究共3篇
二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究共3篇二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究1二氧化硅气凝胶及其复合材料制备与吸附应用研究气凝胶一词源自于“aerogel”，是指以大量的气体分布在凝胶空隙中，形成一种具有极低密度、高孔隙率和高比表面积的固体材料。
其中，二氧化硅气凝胶以其良好的物理、化学特性和广泛的应用领域备受关注。
本文将介绍二氧化硅气凝胶的制备方法及其在各个领域中的应用。
二氧化硅气凝胶的制备方法主要有超临界干燥法、溶胶-凝胶法和湿化减胶法等。
超临界干燥法在高温高压的条件下通过液态二氧化硅的物理变化实现气凝胶的制备，具有工艺简单、制备时间短和制备成本低等特点；溶胶-凝胶法通过物理或化学反应形成透明的凝胶体，再进行干燥制备气凝胶。
其中，溶液浸渍法是一种简单有效的制备气凝胶的方法，它首先将硅源溶解成某一浓度的溶液，然后将材料浸泡在溶液中，最终经过煅烧得到气凝胶。
湿化减胶法以硅源和特殊的聚合物为原料，在液相中形成凝胶，再通过严格的热处理和气相转化得到气凝胶。
此外，常温干燥和冻干等方法也可制备气凝胶。
气凝胶具有很高的比表面积和孔隙的联通性，并且可以通过改变它的孔隙结构调控其吸附能力，因此气凝胶也广泛应用于吸附材料的制备。
例如，二氧化硅气凝胶可以在大气压下吸附一系列气体，如一氧化碳、二氧化碳、氮气和甲醛等。
在催化剂的制备中，二氧化硅气凝胶与其他物质复合制备的催化剂表现出了更优秀的催化活性和稳定性，如铂-二氧化硅气凝胶催化剂在醇类氧化反应中表现出了良好的催化性能。
在环境治理领域，二氧化硅气凝胶还可以作为污染物吸附剂，例如硅凝胶改性后可以有效吸附水中的重金属离子，净化水质。
除了作为纯净材料外，二氧化硅气凝胶也经常与其他材料复合制备，以实现更好的吸附性能。
例如，铁掺杂二氧化硅气凝胶在吸附五氯酚方面表现出更高的吸附性能；杂化气凝胶中加入不同种类的有机物可以增加其吸附性能。
综上所述，二氧化硅气凝胶具有很高的比表面积和孔隙的联通性，并且可以通过改变其孔隙结构调控其吸附能力。
SiO2气凝胶的研究进展
硅 酸单 体一 经生 成 即迅 速 缩聚 ，因而体 系 中单 体浓
度 相对 较低 ，不 利 于成 核 反应 ，而利 于核 的 长大及
交联 ，易形成 致 密 的胶 体 颗粒 ，最终 得 到颗粒 聚集
形成 胶粒状 的凝胶 。强碱性 或高 温条件下Ｓ—Ｏ ｉ 键形
成 的可 逆 性增 加 ，￣ ｓｏ 的溶 解 度增 大 ，使 最终 凝 Ｐｉ， 胶结 构受 热力 学控 制 ，在表 面 张力作 用下 形成 由表 面光 滑 的微 球构 成 的胶 粒 聚集体 ｉ ， 凝胶 的溶 。ＳＯ气 胶 一凝胶 工艺 是一 个复 杂 的反应 体 系 ，要 完全 的 了 解它 的机制 ，仍 要作 大量 的工作 。
酯 ）。 由于Ｔ Ｓ 毒 和水玻璃 制备 出的ＳＯ气凝 胶 ＭＯ 有 ｉ， 纯净 化 困难 ，因此使 用最 多的是Ｔ Ｏ 。溶 胶凝胶 工 ＥＳ
艺 是 向先驱体 加入适 量水 和催 化剂 ，发生水 解缩 聚
反应 旧 Ｓ（ Ｒ ４ ￣Ｓ（ Ｈ ＨＯ ｉ ） ＨＯ ｉ ） Ｏ ＋ Ｏ ＋ Ｒ （ 解 ） 水
凝 胶工艺 的完 善 ，以及 各行各 业 对气凝 胶 材料 的需
求量增大 ，使 得气凝胶 发展十分迅 速 。 目前ＳＯ气凝 胶 的制 备 由两个 过程 构 成 ：溶 胶 ｉ，
一
凝 胶过程 和醇凝胶 的干燥 工艺 。
目前溶 胶凝 胶工艺 常使 用 的前 驱体 采 用最 多的 是 Ｔ Ｓ 酸 甲 酯 ） 水 玻 璃 和 Ｔ Ｏ 正 硅 酸 乙 ＭＯ （ 硅 、 Ｅ Ｓ（
仑 可夫 探 测 器 、催 化 剂 及 催 化 剂 载 体 、宽 带 减 反
射 、高效可 充 电电池 、防 眩光涂 层 、低介 电常 数绝
的相 对 速率 ，可 控制得 到凝 胶 的结构 。在 酸性 条件 下 （ Ｈ ２ ５ 围 内 ），水解 速率较 快 ，体 系 中存在 ｐ ＝～范 大 量硅 酸单 体 ，有利 于成 核反 应 ，因而 形成 较多 的
国外气凝胶材料研究进展
Advanced Materials Industry38国外气凝胶材料研究进展■ 文/江 洪 王春晓 中国科学院武汉文献情报中心气凝胶是世界上密度最小的固体，密度仅为3.55k g /m 3，也被称为“固态的烟”，具有膨胀作用、离浆作用等，还具有高比表面积、绝热等特征。
气凝胶材料在20世纪30年代由美国塞缪尔·基斯勒（Samuel Kistler）教授采用超临界干燥方法制备而成。
气凝胶自身的结构和性能使其具有重要的应用价值，广泛应用于服饰、建筑、环保等众多领域。
本文对国外气凝胶材料的制备工艺和应用进展进行介绍。
1 不同气凝胶材料的制备1.1 纤维素气凝胶纤维素是自然界中一种可再生的绿色生物质材料，其广泛存在于植物和部分海洋生物中。
纤维素气凝胶是以纤维素作为原材料制备而成，这种材料具有生物降解等环保特性。
纤维素气凝胶种类丰富，如细菌纤维素气凝胶、纳米纤维素气凝胶，其制备工艺通常都包含冷冻干燥等流程。
法国国家科学研究中心G a v i l l o n等人[1]将纤维素材料溶解于氢氧化钠溶液中，制备了一种新型高度多孔纯纤维素气凝胶材料，其内部比表面积在200～300m 2/g左右，密度在0.06～0.3g/cm 3之间。
科罗拉多大学Blaise等[2]人利用啤酒酿造工业的废弃物作为培养基，将使用醋酸杆菌制备出的细菌纤维素，再通过超临界干燥法等方法制备出一种细菌纤维素气凝胶材料，具有低热导率的特征，并提出未来使用食物垃圾作为培养基来提高生产力。
德国航空航天中心Schestakow等人[3]首先使用微晶纤维素作为原材料制备一种气凝胶，然后通过使用普通溶剂如水、乙醇、异丙醇或丙酮等溶剂将气凝胶进行再生，制备出了一种浓度为1%～5%（质量分数）的纤维素气凝胶，通过扫描电镜对这些气凝胶的收缩、比表面积、密度以及微观结新材料产业 NO.02 202139构和力学性能进行了表征，结果表明用丙酮再生的纤维素气凝胶的比表面积比用水再生的纤维素气凝胶高出60%。
SiO_(2)气凝胶分子动力学模拟研究进展
第５０卷第２期２０２１年２月人 工 晶 体 学 报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＹＮＴＨＥＴＩＣＣＲＹＳＴＡＬＳＶｏｌ．５０ Ｎｏ．２Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０２１ＳｉＯ２气凝胶分子动力学模拟研究进展杨 云，史新月，吴红亚，秦胜建，张光磊（石家庄铁道大学材料科学与工程学院，石家庄 ０５００４３）摘要：二氧化硅（ＳｉＯ２）气凝胶是一种拥有三维骨架网络结构的纳米多孔材料，具有高孔隙率、低密度和低热导率等许多独特的性能。
但是由于二氧化硅气凝胶本身的脆性及高温稳定性差等原因，限制了其大规模应用。
二氧化硅气凝胶的热力学性能与其内部的三维骨架和孔结构紧密相关，掌握二氧化硅气凝胶内部微结构演化规律与宏观性能的关联，是改善其热力学性能的前提。
分子动力学模拟可以从原子层面分析和探索气凝胶的结构并预测其热力学性能。
本文对分子动力学模拟下二氧化硅气凝胶势函数、多孔结构建模、结构表征、力学性能和热性能方面进行了详细总结，有助于从原子层面解释二氧化硅气凝胶结构与性能之间的关系，为从成分和结构方面设计气凝胶提供一种理论指导方法。
关键词：ＳｉＯ２气凝胶；分子动力学；微结构；力学性能；热性能中图分类号：ＴＱ４２７文献标志码：Ａ文章编号：１０００ ９８５Ｘ（２０２１）０２ ０３９７ １０ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＭｏｌｅｃｕｌａｒＤｙｎａｍｉｃｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｉＯ２ＡｅｒｏｇｅｌｓＹＡＮＧＹｕｎ，ＳＨＩＸｉｎｙｕｅ，ＷＵＨｏｎｇｙａ，ＱＩＮＳｈｅｎｇｊｉａｎ，ＺＨＡＮＧＧｕａｎｇｌｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＴｉｅｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００４３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓａｒｅｎａｎｏｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｒａｍｅｗｏｒｋｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓｈａｖｅｍａｎｙｕｎｉｑｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ，ｌｏｗｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄａｃｏｕｓｔｉｃａｌｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｐｏｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓｓｕｃｈａｓｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓｉｓｌｉｍｉｔｅｄ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓａｒｅｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｉｒｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｉｇａｍｅｎｔｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｅｘｐｌｏｒｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓｉｓｅｓｓｅｎｔｉａｌｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｉｒｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓ（ＭＤ）ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅａｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｔｏｏｌｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｒｏｍｔｈｅａｔｏｍｉｓｔｉｃｌｅｖｅｌ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ＭＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈａｖｅｃｏｒｒｅｃｔｌｙｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔｈｅｐｏｗｅｒｌａｗｔｈａｔｒｅｌａｔｅｓｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｄｅｎｓｉｔｙ．ＭＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｌｓｏａｎａｌｙｚｅａｅｒｏｇｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｒｏｍｔｈｅａｔｏｍｉｓｔｉｃｌｅｖｅｌａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｉｒｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒａｔｏｍｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｏｆＭＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｉｓｗｏｒｋｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｔｏｅｘｐｌａｉｎｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓｆｒｏｍｔｈｅａｔｏｍｉｓｔｉｃｌｅｖｅｌ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓｉｎｔｅｒｍｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳｉＯ２ａｅｒｏｇｅｌ；ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ 收稿日期：２０２０ １０ ２１ 基金项目：国家自然科学基金（５１５０２１７９）；河北省自然科学基金（Ｅ２０２０２１００７６） 作者简介：杨 云（１９９２—），女，河北省人，硕士研究生。
二氧化硅气凝胶的研究现状及应用探微
二氧化硅气凝胶的研究现状及应用探微作者：李亚茹来源：《科学导报·学术》2020年第12期摘; 要：二氧化硅气凝胶因为其特殊的结构赋予了该物质隔热性能强、整体密度小、传声速率低、物质表面积大等独特的性能，所以在我国的工业生产领域二氧化硅气凝胶有着广泛的应用前景。
本文中主要研究了二氧化硅气凝胶的研究现状及应用微探，文中首先分析了二氧化硅气凝胶的定义及结构特性，然后对现阶段二氧化硅气凝胶的研究现状进行分析。
最后结合实际情况，对二氧化硅气凝胶在市场上的应用前景进行阐述，来为我国二氧化硅气凝胶的应用提供一些参考意见。
关键词：二氧化碳气凝胶，结构特性，研究现状，应用探微引言目前随着我国社会经济的不断发展，我国工业化生产的规模和资源开发的力度也在随之增强，而这就给我国带来能源紧缺和资源利用率下降等问题，这就严重的影响我国当前社会可持续发展目标的进程。
因此在现阶段的工业生产中节能减排降耗是生产中的重要目标之一，也是为保持社会可持续发展的重要基础。
一、二氧化硅气凝胶的定义及结构特性（1）气凝胶的基本定义气凝胶主要是指工业生产中一种多孔网状结构的固体凝胶材料，该材料与传统的材料不同，材料在使用过程中由于内部充满着空气，所以其密度较低，并具有较好的隔热和隔声功能。
1931 年，Kistler 以水玻璃制得了二氧化硅湿凝胶，后经溶剂替换和乙醇超临界干燥的方法，从而获得了二氧化硅气凝胶[1]。
这种呈半透明蓝色状态的气凝胶，由于质量超轻所以也被相关科研人员称之为“固态的烟”。
（2）二氧化硅气凝胶的结构特点及性质气凝胶是一种具有超高孔隙率的三维纳米多孔材料。
该物质的分子模式主要是由一群直径在3～8 nm左右的初级粒子通过互相团簇构成基本骨架。
而由初级粒子所构成的基本骨架具有极少的热量传导路径，同时由于二氧化硅凝胶的分子结构是由三维网状结构组成因此在相对程度上便延长了热量的传播路径，从而使分子的热阻值增大。
在有关研究中我们发现，二氧化硅气凝胶的表面密度大约在0.03～0.35g/cm³，二氧化硅气凝胶的比表面积在600～1000m²/g，二氧化硅气凝胶的平均孔径在20 nm左右，二氧化硅气凝胶的平均孔隙率在98%，二氧化硅气凝胶的导热系数在0.013-0.021W/m.k，由于二氧化硅气凝胶其独特的物理参数和三维结构，从而赋予了气凝胶具有许多固态物质所不具有的物理性能，例如低折射率、低热导率、低介电常数、低声阻抗等[2-3]。
sio2 气凝胶隔热保温涂料的研究及保温结构优化设计
sio2 气凝胶隔热保温涂料的研究及保温结构优化设计sio2 气凝胶隔热保温涂料的研究及保温结构优化设计【导言】SIO2 气凝胶是一种具有优异隔热性能的高新材料，广泛应用于建筑、航天、电子等领域。
本文将对 SIO2 气凝胶隔热保温涂料的研究进展进行深入探讨，并提出相应的保温结构优化设计。
一、SIO2 气凝胶隔热保温涂料的研究进展1. SIO2 气凝胶的基本性质SIO2 气凝胶是由二氧化硅微粒形成的多孔隔热材料，具有低热导率、高抗压强度和良好的化学稳定性。
这些特性使其成为一种理想的隔热材料。
2. SIO2 气凝胶隔热保温涂料的制备方法目前，制备 SIO2 气凝胶隔热保温涂料的方法主要包括溶胶凝胶法、超临界干燥法和表面改性法。
其中，溶胶凝胶法是常用的制备方法，通过控制溶胶凝胶反应过程中的条件（如温度、浓度等），可以调节气凝胶的结构和性能。
3. SIO2 气凝胶隔热保温涂料的应用领域SIO2 气凝胶隔热保温涂料广泛应用于建筑、航天、电子等领域。
在建筑领域，SIO2 气凝胶隔热保温涂料可以提高建筑物的隔热性能，减少能源消耗。
在航天领域，SIO2 气凝胶隔热保温涂料可以保护航天器免受高温和低温的影响。
在电子领域，SIO2 气凝胶隔热保温涂料可以提高电子产品的稳定性和可靠性。
二、保温结构优化设计1. 多层结构设计针对不同的使用环境和要求，可以采用多层结构设计来优化 SIO2 气凝胶隔热保温涂料的性能。
通过添加不同材料的层次，可以提高隔热性能，并增加涂层的稳定性和耐久性。
2. 涂层厚度优化涂层的厚度对隔热性能有着重要影响。
通过精确控制涂层的厚度，可以在保证隔热效果的同时减少材料浪费。
3. 界面处理优化涂层与被涂物的界面处理对隔热性能也有一定影响。
通过选择适当的界面处理方法，可以提高涂层的附着力和隔热效果。
三、对 SIO2 气凝胶隔热保温涂料的观点和理解SIO2 气凝胶隔热保温涂料作为一种具有优良隔热性能的新材料，对于提高建筑、航天、电子等领域的能效和节能具有重要意义。
气凝胶材料的研究进展
气凝胶材料的研究进展【摘要】气凝胶材料是一种具有优异性能和广泛应用前景的新型材料。
本文首先介绍了气凝胶材料的制备方法，包括凝胶合成、溶剂交换和干燥等步骤。
接着讨论了气凝胶材料的性质表征，如孔径、比表面积、机械性能等。
在详细阐述了气凝胶材料在能源、环境保护和生物医药领域的应用，展示了其在各个领域的巨大潜力和价值。
结论部分指出了气凝胶材料的未来发展方向，包括功能扩展、结构调控等，展望了其在未来的广阔应用前景。
文章还探讨了气凝胶材料研究面临的挑战和机遇，为该领域未来发展提供了有益启示。
整体内容全面展示了气凝胶材料的研究进展，为读者提供了深入了解和参考价值。
【关键词】气凝胶材料、制备方法、性质表征、能源领域、环境保护领域、生物医药领域、未来发展方向、应用前景、挑战、机遇。
1. 引言1.1 气凝胶材料的研究进展在气凝胶材料的制备方法方面，研究者们正在不断探索新的合成途径和工艺条件，以实现对气凝胶材料结构和性能的精确控制。
在性质表征方面，先进的表征技术和设备的不断发展，为研究人员提供了更多手段来深入了解气凝胶材料的微观结构和物理化学性质。
在能源领域，气凝胶材料因其优异的隔热、吸附性能，被广泛应用于高效节能建筑材料、太阳能吸热器等领域。
在环境保护领域，气凝胶材料的高效吸附能力被用于水处理、有害气体吸附等方面。
在生物医药领域，气凝胶材料的生物相容性和药物载体性能为药物传输、组织工程等方面提供了新的可能性。
2. 正文2.1 气凝胶材料的制备方法气凝胶材料的制备方法涵盖了溶胶-凝胶法、超临界干燥法、溶剂交换法、胶凝法、浸渍法等多种方法。
溶胶-凝胶法是最为常用的制备方法之一。
其步骤包括：溶胶制备、凝胶形成、干燥和热处理等。
在溶胶制备阶段，通常会选择一种溶剂和一个或多个前驱体溶解于并添加表面活性剂、缓冲剂等辅助剂。
凝胶形成阶段则是通过调节pH值、温度、浓度等条件使得溶液中发生凝胶化反应，形成凝胶。
接着，凝胶经过干燥和热处理，将形成气凝胶材料。
二氧化硅气凝胶的疏水化改性及其复合材料的研究进展
山 东 化 工 收稿日期：２０２０－０５－３０作者简介：卢永桢（１９９５—），硕士研究生，主要研究方向为碳材料及功能聚合物复合材料；通信作者：陈 茹，博士，工程师，主要研究方向：碳材料，纤维材料及功能聚合物复合材料。
二氧化硅气凝胶的疏水化改性及其复合材料的研究进展卢永桢，陈 茹 ，李永卓，刘 斌，杜 萌，郝 梦，梁程耀（大连工业大学纺织与材料工程学院，辽宁大连 １１６０３４）摘要：二氧化硅（ＳｉＯ２）气凝胶是一种由ＳｉＯ２粒子堆积而成的具有三维多孔网络结构的纳米材料，具有低密度、低热导率、高比表面积和高孔隙率等特点，在众多领域应用价值巨大而备受关注。
ＳｉＯ２气凝胶的疏水改性直接关系到其在制备或使用过程的结构稳定性。
文章介绍了ＳｉＯ２气凝胶疏水改性常用的两种方法：表面改性法和原位改性法，并且重点展示了ＳｉＯ２气凝胶复合材料在隔热、催化、吸附、电化学等方面的最新研究进展。
关键词：气凝胶；二氧化硅；疏水改性；复合材料中图分类号：ＴＱ１２７．２；ＴＱ４２７．２６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）１６－００７２－０２ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＨｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｉｌｉｃａＡｅｒｏｇｅｌａｎｄＩｔｓＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬｕＹｏｎｇｚｈｅｎ，ＣｈｅｎＲｕ，ＬｉＹｏｎｇｚｈｕｏ，ＬｉｕＢｉｎ，ＤｕＭｅｎｇ，ＨｅＭｅｎｇ，ＬｉａｎｇＣｈｅｎｇｙａｏ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅａｎｄＭａｔｅｒｉａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０３４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｌｉｃａ（ＳｉＯ２）ａｅｒｏｇｅｌｉｓａｋｉｎｄｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｏｒｏｕｓｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｍａｄｅｕｐｏｆＳｉＯ２ｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｉｔｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ，ｌｏｗｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄｈｉｇｈｐｏｒｏｓｉｔｙ．ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｉＯ２ａｅｒｏｇｅｌｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓｉｓｏｆｇｒｅａｔｖａｌｕｅ，ｓｏｉｔｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎ．ＨｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｉＯ２ａｅｒｏｇｅｌｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｉｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｄｒｙｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｕｓｅｉｎｗｅｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ．ＴｗｏｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｉＯ２ａｅｒｏｇｅｌｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ：ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｎ－ｓｉｔｕｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＳｉＯ２ａｅｒｏｇｅｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｈｅａｔｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ，ｃａｔａｌｙｓｉｓ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙｗａｓｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｅｒｏｇｅｌ；ｓｉｌｉｃａ；ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ 二氧化硅（ＳｉＯ２）气凝胶是一种结构可控的纳米多孔固体材料，典型孔洞尺寸为１～５０ｎｍ，比表面积可达８００～１０００ｍ２／ｇ，密度低至０．００３ｇ／ｃｍ３，热导率极低，室温真空热导率可达０．００１Ｗ／（ｍ·Ｋ），是目前固体材料中热导率最低的一种材料［１］。
新型气凝胶的研究及应用前景
新型气凝胶的研究及应用前景随着科技的不断进步和发展，新型材料的研究和应用也变得越来越重要。
其中，气凝胶作为一种新型材料，具有轻质、多孔、高比表面积等特性，因此备受科学界和工业界的关注。
本文将介绍气凝胶的基本概念以及最新的研究进展，并探讨气凝胶在能源、环保、生物医药和航空航天等领域的应用前景。
一、气凝胶的基本概念气凝胶是一种独特的多孔性材料，它的主要成分是固体、液体或气体。
它的制备方法主要有两种：溶胶-凝胶法和超临界干燥法。
其中，溶胶-凝胶法是利用化学反应或物理处理将固体或液体转化为凝胶，然后通过干燥去除水分得到气凝胶。
超临界干燥法则是将原料直接转化为气凝胶，避免了凝胶的形成过程，能够制备出高质量的气凝胶。
二、气凝胶的研究进展气凝胶作为一种新型材料，其研究进展正在快速发展。
近年来，国内外科学家在气凝胶的制备、性质和应用方面做了大量的研究。
在制备方面，人们逐渐意识到溶胶-凝胶法的缺陷，开始研究利用超临界干燥方法制备气凝胶。
在性质方面，人们对气凝胶的孔径结构、比表面积、稳定性等方面进行了研究。
此外，人们还通过掺杂、复合等方法改善气凝胶的物理和化学性能，使其能够广泛应用于各领域。
三、气凝胶在能源领域的应用前景气凝胶在能源领域有广阔的应用前景。
首先，气凝胶能够作为高效催化剂，用于制备氢燃料电池；其次，气凝胶作为一种良好的隔热材料，可广泛应用于太阳能和地热能的利用。
此外，气凝胶还可以用于制备高效光催化剂、储氢材料等，能够为能源领域的发展做出重要贡献。
四、气凝胶在环保领域的应用前景气凝胶的应用也将有助于环保领域的发展。
首先，气凝胶中的高比表面积和孔径结构使其能够有效吸附空气中的有害物质，如VOCs、氧化物和氮化物等。
此外，气凝胶还可以用于制备过滤器、催化剂等，提供环保技术的可能性。
五、气凝胶在生物医药领域的应用前景气凝胶在生物医药领域的应用也十分广泛。
气凝胶能够制备出高比表面积和孔径结构的药物载体、生物传感器等，可以制备出高效、低剂量的药物，同时避免药物副作用的产生。
二氧化硅气凝胶的生产及应用现状
二氧化硅气凝胶的生产及应用现状二氧化硅气凝胶是一种具有广泛应用前景的新型材料，其独特的物理和化学性质使其在许多领域具有重要应用。
本文将介绍二氧化硅气凝胶的生产工艺、应用领域、现状分析以及创新点，以全面了解其重要性和应用价值。
二氧化硅气凝胶的生产工艺主要包括以下三种：溶胶-凝胶法：将硅酸盐溶液通过物理或化学作用形成凝胶，然后进行热处理得到二氧化硅气凝胶。
该工艺操作简单，但生产周期较长，成本较高。
直接合成法：在高温高压条件下，通过气相反应直接合成二氧化硅气凝胶。
该工艺具有生产周期短、成本低等优点，但需要严格的反应条件和设备。
模板法：利用特定模板剂的作用，在凝胶网络中引入孔洞，然后去除模板剂并热处理得到二氧化硅气凝胶。
该工艺操作简单，但需要选择合适的模板剂并严格控制模板剂的用量。
二氧化硅气凝胶在许多领域具有重要应用，以下是其中几个领域：空气净化：二氧化硅气凝胶具有很高的比表面积和孔容，可以吸附和过滤空气中的有害物质，如甲醛、苯等有机挥发性气体。
隔音：二氧化硅气凝胶具有很好的隔音效果，可以被应用于建筑、交通工具等领域的隔音材料。
隔热：二氧化硅气凝胶具有很高的热导率，可以被应用于隔热材料中，如航天器、高温炉等高温领域。
结构加固：二氧化硅气凝胶具有很好的强度和稳定性，可以作为结构加固材料应用于土木工程、石油化工等领域。
目前，二氧化硅气凝胶的生产和应用仍处于不断发展和完善阶段。
在市场前景方面，随着人们对环保和节能要求的不断提高，二氧化硅气凝胶的市场需求将会持续增长。
在竞争格局方面，尽管国内外有许多企业都在研究和生产二氧化硅气凝胶，但大多数企业规模较小，技术水平不高，缺乏核心竞争力。
在技术水平方面，二氧化硅气凝胶的生产工艺仍存在生产周期长、成本高等问题，需要进一步优化和改进。
为了推动二氧化硅气凝胶的发展和应用，以下创新点值得：新型生产工艺：探索新型的二氧化硅气凝胶生产工艺，降低生产成本，提高产量和品质。
复合材料：将二氧化硅气凝胶与其他材料复合，制备出具有更多功能的复合材料，以满足不同领域的需求。
二氧化硅气凝胶研究
二氧化硅气凝胶研究二氧化硅气凝胶研究引言：气凝胶是一种具有微孔结构和高比表面积的纳米材料，由于其独特的性质和多样化的应用前景，近年来得到了广泛的研究和应用。
其中，二氧化硅气凝胶作为一种典型的气凝胶材料，具有非常重要的地位。
本文将围绕二氧化硅气凝胶的研究进行探讨。
一、二氧化硅气凝胶的基本特性二氧化硅气凝胶是由二氧化硅的三维网络结构和空隙组成，具有低密度、高比表面积、低热导率、良好的吸附性能等特点。
其孔径可控，比表面积可达到500-1000m²/g，而且具有很好的化学稳定性、热稳定性和机械强度，这些特性使得二氧化硅气凝胶在各个领域具有广泛的应用。
二、二氧化硅气凝胶的制备方法制备二氧化硅气凝胶的方法多种多样，常见的包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、热解法和熔融凝胶法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的方法之一。
该方法通过溶胶和凝胶的形成，控制溶胶粒子的大小和凝胶的微观结构，从而得到具有理想性能的二氧化硅气凝胶。
超临界干燥法则是利用临界点以下的温度和压力条件，将液体中的溶剂转变为气态，从而得到空隙结构丰富的气凝胶。
热解法和熔融凝胶法则是通过对一定原料进行热处理，形成二氧化硅热解产物并得到气凝胶。
三、二氧化硅气凝胶的应用领域由于二氧化硅气凝胶具有低密度、高比表面积和良好的吸附性能等特性，其在各个领域都有着重要的应用价值。
在能源领域，二氧化硅气凝胶被用作蓄热材料、隔热材料和吸附材料，可有效提高太阳能电池的转化效率、减少建筑物能源损耗。
在环境领域，二氧化硅气凝胶可用作吸附剂和催化剂，对有害气体和重金属污染物有良好的去除效果。
在生物医学领域，二氧化硅气凝胶被广泛应用于药物缓释、组织工程、生物传感器等方面，可有效改善药物治疗的效果，促进组织再生和健康检测。
在电子领域，二氧化硅气凝胶可用于制备电容器、传感器、光学器件等，因其低介电常数和高比表面积，有助于提高电子元件的性能。
结尾：综上所述，二氧化硅气凝胶的研究对于提高材料性能、改善能源利用效率和解决环境问题具有重要意义。
SiO2气凝胶吸附剂在环境污水净化领域的研究进展
SiO2气凝胶吸附剂在环境污水净化领域的探究进展摘要：随着工业和人口的不息增长，水资源面临着严峻的污染及供应不足的问题。
环境污水净化成为当前亟待解决的重要议题之一。
SiO2气凝胶作为一种新型材料，具有许多优良的特性，因而在环境污水净化领域得到了广泛应用。
本文就作一综述，并探讨其将来进步方向。
1. 引言近年来，随着水污染和水资源短缺问题的日益加剧，环境污水净化技术成为了探究的热点。
传统的污水处理方法对于一些有机物质、重金属离子等难以处理，且存在能耗高、废弃物处理难等问题。
因此，寻找一种高效、环保的污水净化方法势在必行。
2. SiO2气凝胶吸附剂的特性SiO2气凝胶具有多孔性、大比表面积、化学惰性等优良特性，这使得它成为一种抱负的吸附剂。
SiO2气凝胶由于其微细的孔隙结构，具有高度的吸附活性和选择性，能够吸附污水中的有机物和重金属离子等污染物，从而达到净化水体的目标。
3. SiO2气凝胶吸附剂在有机物净化中的应用有机物是污水中的一类重要污染物，常见的有机物有苯系物、酚类、有机酸等。
探究表明，SiO2气凝胶吸附剂对有机物具有良好的吸附能力，能够高效去除水体中的有机物，同时缩减了后续处理工艺的难度。
4. SiO2气凝胶吸附剂在重金属离子净化中的应用重金属离子是污水中常见的污染物之一，具有高度的毒性和累积性。
SiO2气凝胶吸附剂由于其大比表面积和多孔性结构，可以有效吸附重金属离子，从而去除水体中的重金属污染物。
5. SiO2气凝胶吸附剂在环境污水处理中的应用案例SiO2气凝胶吸附剂在实际环境污水处理中取得了显著的效果。
例如，有探究报道利用SiO2气凝胶吸附剂处理含有酚类物质的污水，获得了高效去除酚类物质的效果，并且可以循环使用。
6. SiO2气凝胶吸附剂在环境污水净化中的问题与展望目前SiO2气凝胶吸附剂在环境污水净化领域还存在一些问题，如吸附剂的再生困难、对某些污染物的选择性较差等。
因此，将来的探究方向应重视解决这些问题，并探究新的吸附剂材料。
玻璃纤维增强SiO2复合气凝胶制备方法
玻璃纤维增强SiO2复合气凝胶制备方法首先，制备玻璃纤维增强SiO2复合气凝胶的关键材料是二氧化硅溶胶和玻璃纤维。
二氧化硅溶胶可通过溶胶-凝胶法合成，而玻璃纤维则可通过熔融纺丝法制备。
制备二氧化硅溶胶的步骤如下：1.以硅酸乙酯、乙酸乙酯和乙醇为原料，按一定比例混合。
然后加入氨水，控制pH值在8~10范围内，搅拌均匀。
2.将混合物转移到密闭容器并放置在恒定温度下，进行反应。
该反应称为缩合和聚合反应，反应时间约为24小时。
3.反应完成后，根据需求可以通过稀释剂进行稀释，使溶胶的浓度适宜应用。
制备玻璃纤维的步骤如下：1.准备玻璃原料，主要成分为硅酸钠和硅酸钾。
将这些原料按一定比例混合，并在高温条件下熔化。
2.熔融玻璃液在加热炉中通过纺丝口拉出，形成纤维状。
3.紧接着，纤维状玻璃经过冷却和固化，形成玻璃纤维。
在制备玻璃纤维增强SiO2复合气凝胶时，首先将玻璃纤维浸泡在二氧化硅溶胶中，使溶胶充分渗透到纤维内部。
然后，将浸泡后的玻璃纤维取出，通过挤压和挤出等方法，逐渐除去多余的二氧化硅溶胶，形成具有所需形状和尺寸的复合材料。
最后，将复合材料置于恒温烘箱中，在适当的温度下烘干，使其固化。
制备玻璃纤维增强SiO2复合气凝胶时，需要注意以下关键参数：1.二氧化硅溶胶的浓度和粘度应根据实际需要进行调整，以确保溶胶能够充分渗透到纤维内部。
2.玻璃纤维的预处理和浸泡时间应控制得当，以保证纤维表面能够与二氧化硅溶胶充分接触和结合。
3.挤压和挤出等加工方法的参数（如温度、压力等）应在合适的范围内调整，以保证复合材料的形状和性能。
4.固化的温度和时间应根据具体情况进行选择，以保证复合材料能够充分固化和稳定。
综上所述，玻璃纤维增强SiO2复合气凝胶的制备方法包括制备二氧化硅溶胶和玻璃纤维，将二氧化硅溶胶渗透到玻璃纤维内部，挤压和挤出形成复合材料，最后进行烘干固化。
该方法可通过调整关键参数来满足不同应用的需求，并具有工艺简便、成本低廉等优势。
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第38卷第7期硅酸盐通报Vol.38No.7 2019年7月BULLETIN OF THE CHEESE CERAMIC SOCIETY July,2019纤维复合SiO2气凝胶的研究进展贾伟韬,张光磊,李彦芳，赵朋媛(石家庄铁道大学材料科学与工程学院,石家庄050043)摘要:SCO气凝胶因其纳米尺度的多孔结构，具有低密度、低热导率的特性，因此广泛应用于保温绝热领域％然而，SCO气凝胶脆性大、易碎的缺点限制了其在实际中的应用范围。
纤维增强法制备的SCO气凝胶，不仅极大改善了这一缺点，且制备工艺简单、力学性能优异,是目前最常见的一类复合气凝胶。
介绍了纤维复合SCO气凝胶的制备工艺,综述了几种纤维复合SiO2气凝胶力学性能增强方法的研究进展。
关键词:SCO气凝胶；纤维；复合材料；力学性能中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号：10010625(2019)07011807 Research Progress of the FiCer Composite SiO2AerogelJIA Wei-tao,ZHANG Guang-lei,LI Yan-fang,ZHAO Peng-yuan(Co i e geoeMaeeeoaisScoenceand Engoneeeong，ShoaoaehuangToedaoUnoeeesoey，Sh oaoa ehuang050043，Chona)Abstract:SiO2aerogels are featured with Ww density and Ww thermal conductivity due to its nanometer-scale porous seeuceue,whoch haeMbMMn MxensoeMiyusMd on ehMeoid oeehMemaionsuiaeoon.HowMeMe,ehMsomuieanMousdMecessuch as br/t h nes s and f/g/enes s aWo signiCcantly limited theiz practical app/ca/ons.The SiO2aerogel popared by OPer eeoneoeced meehod geeaeeyompeoeesehosshoeecomongwoeh sompeepeepaeaeoon peoce s and exce e nemechanocaepeopeeeoes, whoch osehemosecommon eypesoecomposoeeaeQogeesaep esene.Wep eseneed ehep epaQaeoon p ocessoeeobeQcomposoeed SiO2aerogels and reviewed the research progress about methods to enhance mechanical properties of OPer composite SiO2 aerogels.Key words:SiO2aerogel；Ober；composite；mechanical property1引言SOO气凝胶，是一种具有纳米多孔结构的新型材料,最早由美国人KctWr[1]在1931年制备成功，因其轻如薄雾透明泛蓝，又被称为“蓝烟”、“固态烟”。
SCO气凝胶是世界上已知的密度最低的固体材料，内部骨架是由纳米级的SCO细小颗粒组成，形成独特的三维网状结构％SCO气凝胶具有高孔隙率(80%~99.8%)、高比表面积(100-1600m2/g)以及极低的表观密度(0.003~0.3gem3)等特点。
由于独特的纳米多孔结构,其热导率极低(常温常压下热导率低达0.017W/(m-K))[2],是目前已知的热导率最低的固体材料。
这种独特的结构和性能赋予了气凝胶独特的热学、光学、电学、力学、声学性能，使其在隔热、隔音、储氢、催化等领域拥有极佳的应用前景。
但是SCO气凝胶纳米级别的骨架结构也导致其力学性能较低、脆性大、易碎,限制了其应用的范围，目前常用的方法包括在气凝胶制备过程中向内引入纤维、颗粒、聚合物,或将气凝胶进行二次复合的方法对其进行增强增韧处理，以提高力学性能％采用纤维增强法制备的SCO气凝胶，制备工艺简单，力学性能优异,是目前最常见的一类复合气凝胶。
纤维的加入降低了SCO网格结构中纳米颗粒的团聚，孔隙分布更加均匀，此外，纤维复合SCO气凝胶内部的纤维网格起到结构上的支撑作用，当材料受到外部应力的作用开裂时,可以阻止裂纹的进一步扩展，使SO2气凝胶的综合力学性能得到显著增强。
本文介绍了纤维复合SO2气凝胶的制备方法，综述了几种纤维作者简介:贾伟韬(1992地，男，硕士研究生.主要从事气凝胶材料的制备及应用研究.E-mail：jwt/3068@hotmaiC com.通讯作者：张光磊，教授•E-mail:zhgl@.第7期贾伟韬等:纤维复合SO。
气凝胶的研究进展2119复合SO)2气凝胶力学性能增强方法的研究进展。
2纤维复合SiO2气凝胶的制备方法一般来说，纤维复合SO。
气凝胶的制备流程如图1所示。
首先将硅源、水、溶剂混合均匀，调节溶液pH 形成SO。
溶胶，然后与溶胶混合，形成复合SO。
湿凝胶。
最后，对湿凝胶进行老化、表面改性、溶剂置换系列的 后，经过干燥或超临界干燥等方法，获得复合SO。
气凝胶。
另外，与在溶胶阶段引入不同的是,干燥后的气凝胶粉末颗粒在采用胶的方法 次复合的过程中，引入的纤维，制备so。
气凝胶-纤维复合材料,也可以 改善气凝胶的力学性能。
图1纤维复合SO。
气凝胶的制备流程Fig.1Preparation process of Ober composite SiO2aeroget在SO。
气凝胶复合材料受到外力作用时，所承受的通过基体传递到，基体与纤维之间界面的结合成为影响到复合材料整体力学性能的一个％在与SO。
溶胶混合前，对维表面进行改性预处理，可以与SO。
基体之间的静电相互作用，促进化学键合子间耦合［3)，以改善界面间的结合效果。
蒋颂敏等(4)以酸乙酯为、硅酸作为增强体，干燥制备了硅酸复合so。
气凝胶，在制备过程中用氨丙基基硅烷(kh-550)对酸表预，使纤维表面的Ni混混2比水解形成-Si-OH，增多的轻基促进了溶胶的缩聚，这使得预处理纤维在凝胶中分散为均匀，界面间的结合更为，制备了度1.34MPa，度2.2MPa、抗弯度1.98MPa、热率低至0.028W/(m・K)的复合气凝胶材料。
用盐酸预处理后的玻璃表面有大基，后的玻璃与SO。
气凝胶复合，基体间的结合力大％余煜(5)对预条件化，发玻璃浸泡在浓度为2.5mol/Z盐酸中30min可以获得最佳的效果，制备出的复合气凝胶度相比未复合的气凝胶了2倍以上。
与SO。
溶胶混合是制备纤维复合so。
气凝胶的关键步骤％对纳米纤维,通常采用机械或者超声波震荡并散剂的方法使之在溶胶中均匀分散。
张(6)用不同的分散剂分散水镁石制备so。
复合气凝胶，选用烷基磺酸钠作为分散剂时,水镁石散成50 -70nm的单丝，分散效果最佳。
连性的可以被制作成膜结构或的预制件后浸渍在SO。
溶胶中，通在真空环境下以保佳的复合效果。
3短纤维增强Sf)2气凝胶短切纤维制备的so。
复合气凝胶，制备工艺简单，添加纤维量少，内部的纤维之间不连续，减少了对气凝胶整体隔音保温性能的影响，保持了材料的性。
常用的包括玻璃(5,7)、石英(83)、硅酸(4,10)、莫来石(n03)、化机，芳、机％3.1无机短纤维增强SiO2气凝胶玻璃见的一类无机纤维，价格经济、种类繁多。
Zhao等(7)通过建立对纤维增强SO。
气凝2120综合评述硅酸盐通报第38卷胶的分析模型，分析了非晶SCO玻璃、硅玻璃、普通浮法玻璃、苏打石灰SCO玻璃和硼硅酸盐玻璃等五种玻璃纤维对复合气凝胶导热性能的影响。
研究中发现，以普通浮法玻璃纤维制成的复合SO2气凝胶的消光系数最高，能够有效降低热传导％石英纤维是由加热天然石英晶体棒与氢氧焰火焰，从中抽丝。
石英纤维纯度高，其中SCO的含量高达99.5%，相比于非晶态的玻璃纤维，石英纤维耐热性高，强度大，拥有良好的介电性能和光学性能［14］%王衍飞等［8］以短切石英纤维复合SCO气凝胶，材料的抗弯强度达到2.34MPz,在600F的环境中热导率低至0.0335W/(m-K)%Yang等⑼通过建立数值模型分析了不同温度下纤维体积分数和直径对石英纤维复合气凝胶导热系数的影响，发现纤维的体积分数从300K下的1.3%增加到1300K下的18.2%，纤维直径从300K下的8.6#m减少到2500K下的2.5#m，以获得最低的导热系数%陶瓷纤维(主要成分为SOO，awo3)具有较高的弹性模量和高温耐久性，可以通过与SCO气凝胶复合制备出在高温复杂环境下需要一定结构强度的保温材料(1506)。
其中硅酸铝陶瓷纤维价格低廉，且与SO/拥有较好的理化相容性，有利于提升纤维与基体之间的界面连接强度％Chen等(10］采用真空过滤技术制备了硅酸铝短纤维增强SCO微球复合材料，并在1100F下烧结后对其性能进行了表征%研究发现,复合气凝胶材料的力学性能随着硅酸铝纤维含量的增加先升高后降低，当纤维含量15%时,复合材料获得最佳的力学性能,其抗压、抗弯强度分别为5.07MPa和3.32MPa%结晶和收缩是限制硅酸铝纤维应用的一个严重的问题［17］，且硅酸铝纤维长时间暴露在高温环境中会变脆％莫来石纤维(主要成分为3AWO3-2SO)2)是一种AWO3含量在70%-80%之间的陶瓷纤维％在AWO3-SC)2体系中，莫来石是唯一的一种可以稳定存在的化合物［18］，熔点高达1840F,可以在1400F的高温环境中稳定使用，且在高温下拥有更为优异的力学性能［19］%Liu等(11)以硅酸钠为前驱体,常压干燥制备了莫来石纤维质量分数为10%的复合SO/气凝胶％复合材料的弯曲模量相比于纯SO/气凝胶，从3.7MPa 提升到12.5MPz(24F),当温度升高到200F，贮存模量提升到13.6MPa%这是由于随着温度的提升，气凝胶表面更多的轻基与纤维结合，提升了载荷向纤维的传递能力,提高了复合气凝胶的强度％几种常用纤维的力学性能参数如表1所示％虽然石英、硅酸铝、莫来石等无机短纤维增强相在高温下仍然可以保持较强的力学性能，但是在高温状态中，即便是一个极低的应力水平下，复合材料也经历了时间依赖性的蠕变变形％这是因为作为基体的SO/粒子随着温度的升高发生熔融现象，粒子逐渐团聚，基体的微观结构也随之变化，使得高温下蠕变应变有着数十倍的提升。
此外,团聚的纳米粒子使得气凝胶复合材料的内部骨架更为粗壮，基体和纤维之间的结合更为紧密，提升了复合材料整体的强度，但材料的形变恢复能力也因此降低(1203)%表1几种常用纤维及其力学性能参数Table1Several commonly used filers and theic mechanical properties纤维种类使用温度/F密度/(g/cm3)度gMPC拉伸模量/GPa断裂伸长率/%硅酸铝纤维1260 2.20800800.60莫来石纤维1400 3.1714001500.65氧化铝纤维1600 3.7020801900.29石英纤维1200 2.20600078 4.60E-玻璃纤维350 2.53340073 4.50S-玻璃纤维450 2.48480087 5.103.2有机短纤维增强SiO2气凝胶无机纤维增强SO/气凝胶可以明显提升材料的抗压强度，但是由于无机纤维本身为脆性材料,所制备的复合气凝胶的柔韧性并没有得到根本改善，并且气凝胶轻质、低热导率的特性也因加入无机纤维得到破坏％采用高韧性、低密度的有机纤维增强SO2气凝胶能够有效改善脆性％Shi等［20］常压干燥制备了丙烯猜纤维增强SO2气凝胶，气凝胶的密度为0.086g/cm3，孔隙率为95%%这表明，加入的丙烯猜纤维有效改善了气凝胶在干燥过程中的体积收缩，气凝胶的高孔隙结构得以保留，如图2所示％当纤维加入量为0.3%时，材料的抗压强度提升了80%%第7期贾伟韬等:纤维复合SO 。