气凝胶材料的研究进展_史亚春
气凝胶材料隔热应用研究进展
气凝胶材料隔热应用研究进展
罗明凯;何亮;谢擎宇;丁帅;刘文龙;周立春;王思哲;廖家轩
【期刊名称】《成都大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(43)1
【摘要】气凝胶是一种具有高孔隙率、高比面积、低密度与低热导率的超级隔热材料,有着传统隔热材料无法比拟的隔热性能.通过文献调研,简要介绍了气凝胶的制备方法与隔热机理,归纳总结了气凝胶在航空航天、建筑、织物与新能源汽车动力电池领域的隔热应用,并对气凝胶的局限性和发展做出了总结和展望,以期对后续的相关研究提供帮助.
【总页数】8页(P61-68)
【作者】罗明凯;何亮;谢擎宇;丁帅;刘文龙;周立春;王思哲;廖家轩
【作者单位】成都大学机械工程学院;电子科技大学长三角研究院(衢州)
【正文语种】中文
【中图分类】TQ427.26
【相关文献】
1.气凝胶隔热性能及复合气凝胶隔热材料研究进展
2.SiO2气凝胶及纤维复合SiO2气凝胶隔热材料表征方法
3.氧化硅气凝胶隔热复合材料在建筑节能应用中的研究进展
4.土木工程新型保温隔热材料的应用\r——以纳米气凝胶保温隔热材料为例
5.气凝胶隔热材料制备及航天热防护应用研究进展
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气凝胶材料力学性能增强方法研究进展
气凝胶 力学性能较低 ， 这一缺 点极 大地 限制 了其在 隔热领域的应 用。综述 了通过提 高气凝胶 本体 和增 强体 增加材料
强韧性 的研 究进展 ， 并对气凝胶 材料 力学性能增强方法 的研 究做 了展 望。
关 键 词 气凝胶 力学性能 增强方法 标识码 ： Ａ
Ｄｅ ｆ ｅ ｎ ｓ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ４ １ ０ ０ ７ ３ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
Ａｓ ａ ｎ ｅ ｗ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｌ ｙ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ １ ，ａ ｅ ｒ ｏ ｇ ｅ ｌ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ，ａ
酸碱度 、 调整 溶胶配 比、 控制 反应 温 度 和时 间 、 对 材 料进 行 后
期 处理 等 。
（ １ ） 控制溶 液酸 碱度
溶胶在 配制 的过 程 中 ｐ Ｈ值 主要 影 响分子 的水 解和 缩聚
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ Ｉ ｍ ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｎｇ Ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ａｅ ｒ ｏ ｇ ｅ ｌ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
ＹＡＮＧ Ｇａ ｎ ｇ，Ｊ １ ＡＮＧ Ｙｏ ｎ ｇ ｇ ａ ｎ ｇ ，Ｆ ＥＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ，ＦＥＮＧ Ｊ ｕ ｎ ｚ ｏ ｎ ｇ
・
２ ７ ０・
材料 导报
２ ０ １ ６年 ５月第 ３ Ｏ卷 专辑 ２ ７
气 凝胶 材 料 力 学性 能增 强方 法 研 究进 展
气凝胶在保暖服装上应用及进展研究
气凝胶在保暖服装上应用及进展研究【摘要】本文旨在探讨气凝胶在保暖服装上的应用及进展研究。
在将介绍研究背景和研究意义。
在将详细讨论气凝胶在保暖服装上的应用、优势、发展趋势、研究现状以及未来展望。
在结论中，将评述气凝胶在保暖服装上的应用前景，总结及展望研究的不足与改进方向。
通过本文的探讨，有望深入了解气凝胶在保暖服装领域的重要性和潜在应用价值，为相关研究提供新思路和启示。
气凝胶是一种优良的保温材料，具有轻质、高吸附性和良好的绝缘性能。
本文综述了气凝胶在保暖服装上的应用及研究进展，分析了其优势和发展趋势，探讨了当前研究现状和未来展望。
气凝胶在保暖服装领域有着广阔的应用前景，但也面临着一些挑战和问题，需要进一步的研究和改进。
希望通过本文的介绍，可以启发更多的学者和研究者关注气凝胶在保暖服装上的潜在可能性，推动该领域的发展和创新。
【关键词】气凝胶、保暖服装、应用、优势、发展趋势、研究现状、未来展望、应用前景、总结、展望、不足、改进方向1. 引言1.1 研究背景气凝胶是一种具有多孔结构的材料，其阻尼性能和保温性能优异。
近年来，随着人们对保暖服装功能的需求不断增加，气凝胶在保暖服装领域的应用逐渐受到关注。
气凝胶具有低密度、柔软性好、吸湿性强等优点，可以在保暖服装中起到很好的保暖效果。
传统的保暖材料如棉花、毛绒等在保暖性能上存在一定的局限性，而气凝胶由于其独特的结构和性能，具有很大的潜力成为保暖服装的新型材料。
随着气凝胶技术的不断发展和完善，其在保暖服装领域的应用前景也越来越广阔。
目前对气凝胶在保暖服装上的研究仍处于起步阶段，相关研究对气凝胶材料的性能、加工工艺、耐久性等方面尚需进一步深入研究和探讨。
本文旨在对气凝胶在保暖服装上的应用及进展进行综述，为未来研究提供参考和借鉴。
1.2 研究意义气凝胶可以有效提高保暖服装的保温性能，使得穿着者在寒冷环境下也能保持温暖。
这对于户外工作者、运动健身者、冬季运动爱好者等具有重要意义，能够有效减少因寒冷天气引起的身体不适和冻伤风险。
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。
新型气凝胶材料的合成及其在储能领域中的应用研究
新型气凝胶材料的合成及其在储能领域中的应用研究近年来，关于新型气凝胶材料的合成及其在储能领域中的应用研究日益火热。
气凝胶材料具有很高的比表面积和孔隙度，能够有效地储存大量的气体或液体分子。
在储能领域，气凝胶材料可以作为储氢材料、储电材料、储热材料等，具有重要的应用前景。
一、气凝胶的基本概念和特点气凝胶是由固态凝胶转变为气态的一种材料，具有高度的孔隙度和比表面积。
气凝胶可以用于吸附、分离、过滤、催化等领域，也可以用于制备传感器、储氢材料等。
气凝胶的合成是一个复杂的过程，需要控制凝胶的结构、孔径和孔隙分布等参数。
常用的气凝胶制备方法包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、湿法法等。
气凝胶材料的主要特点包括：1. 高度的孔隙度和比表面积，具有极高的吸附能力。
2. 微观结构可以通过精确控制制备条件来调控，并可通过控制化学成分，来改变气凝胶的化学和物理性质。
3. 几乎所有的材料类型，如无机、有机、高分子材料，都可以制备成具有气凝胶性质的材料。
4. 极小的孔径可以使气凝胶材料有效地去除或过滤微小的分子，例如过滤PM2.5的颗粒物。
二、气凝胶材料在储氢领域中的应用氢气是一种绿色、清洁的能源，但其密度很低，储存问题一直是制约其应用的关键。
气凝胶材料通过其高度的孔隙度和比表面积，可以有效地储存大量的氢气分子。
同时，气凝胶材料的孔径可以根据需要进行精确的调整。
通过调整气凝胶孔径的大小，可以实现不同程度的吸氢/脱氢速率，从而满足不同的应用需求。
随着氢能技术的快速发展，气凝胶材料的研究和发展也得到了广泛关注。
三、气凝胶材料在储电领域中的应用电池和超级电容器等储能材料是现代社会不可或缺的能源存储和转换设备。
使用气凝胶材料制备储能材料，可以有效地提高电化学反应速率、扩大电极表面积和提高能量密度。
气凝胶材料作为储电材料可以通过其高度的孔隙度和比表面积来实现大量的电量储存。
气凝胶材料还具有可调谐的孔隙结构和大量的活性位点，可大幅提高电催化性能，从而提高储电材料电容性能。
SiO2气凝胶／中间相沥青基泡沫炭复合材料的制备与表征
基 泡 沫炭 以及 Ｓ ｉ Ｏ 气凝胶 ／ 中间相 沥青基 泡沫 炭 复合 材 料 的 结构和 性 能 。结 果表 明 ， 所 制备 的 复 合 材 料 具 有一 定 的力 学性 能 ， 同时其 隔热 性 能优 于单 一 泡沫 炭 的 隔热性 能 ， 有 望成 为一种 新 型 的隔 热材料 。
等特 性 ， 在高 温 隔 热材 料 、 电极 材 料 、 结 构 材 料 等 领 域
都 有着 广 阔 的应用 前 景ｌ ８ 。 。 因此 ， 本 文尝 试 在 中间 相 沥 青 基 泡 沫 炭 泡 孔 中填 充 Ｓ ｉ Ｏ 气凝 胶 ， 将 中 间相 沥 青 基 泡 沫 炭 和 Ｓ ｉ Ｏ 气 凝
１ 引 言
Ｓ ｉ Ｏ 气凝 胶是 一 种 透 明 的纳 米 网络结 构 材 料 口 ］ 。
其 特 有 的 网络结 构 使 其 具 有 高 的 孔 隙 率 和 比表 面 积 ， 因此 热 导率非 常 低 ， 有望 作 为一 种 新 型 隔热 材 料 来 使
用 ］ 。但是 ， Ｓ ｉ Ｏ： 气 凝胶 的力 学 性 能较 差 ， 大 大制 约
史 亚春 等 ： Ｓ ｉ Ｏ 气 凝 胶 ／ 中间 相 沥 青 基 泡 沫 炭 复 合 材 料 的制 备 与表 征
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ０ — ３ ０ ４ ９ — ０ ４
Ｓ ｉ Ｏ２ 气 凝胶／ 中 间相 沥 青 基 泡 沫炭 复 合 材 料 的 制 备 与 表 征
泡沫 炭 复 合 隔热 材料 。利 用 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｓ Ｅ Ｍ、 热 导 仪 和 万
２ 实 验
２ ． １ 实 验 原 料
中温 煤 沥 青 ： 软 化点 ７ ８ 。 Ｃ， 喹 啉 不 溶 物 含 量 ６ ． ５ ６ ， 武 钢焦 化厂 ； 乙醇 ： 分析纯， 纯度 ≥ ９ ９ ． ７ ， 天
基于气凝胶的高性能隔热材料的研究与开发
基于气凝胶的高性能隔热材料的研究与开发基于气凝胶的高性能隔热材料的研究与开发引言：隔热材料是用来减少热量传递的材料，可以在建筑领域、汽车制造业、航空航天等众多领域中发挥重要作用。
近年来，气凝胶作为一种新型的隔热材料，受到了广泛关注。
气凝胶具有低导热系数、低密度和优良的化学稳定性等优点，因此被认为是一种高性能隔热材料，具有广泛的应用潜力。
一、气凝胶的研究与开发历程气凝胶最早在20世纪30年代被发现，但由于制备工艺复杂、成本高昂等原因，长期以来没有引起人们的关注。
1990年代以后，随着科技的发展，人们对气凝胶的研究逐渐加深。
现今，气凝胶已经发展成为材料科学中一个重要的研究方向。
二、气凝胶的制备技术气凝胶的制备技术主要分为凝胶法和超临界干燥法两种。
凝胶法是通过化学反应将溶液转化为凝胶，并通过干燥将溶剂去除，最终得到气凝胶。
超临界干燥法是将溶剂转变为超临界流体，通过调节温度和压力使溶剂从气态到液态，最终得到气凝胶。
这两种制备技术各有优势，可以根据具体需求选择。
三、气凝胶的优点气凝胶具有多个优点，使其成为一种理想的隔热材料。
首先，气凝胶具有极低的导热系数，可以有效隔离热传递。
其次，气凝胶的密度很低，可以减轻结构负荷。
此外，气凝胶还具有优良的化学稳定性和优异的吸声性能等特点。
四、气凝胶的应用领域气凝胶的独特性能使得它在多个领域中得到了广泛的应用。
在建筑领域，气凝胶可以用于隔热保温材料，提高建筑物的能源效率。
在汽车制造业中，气凝胶可以用于减少车内外的温差，提高车内舒适度。
在航空航天领域，气凝胶可以用于飞机和航天器的绝热保护，提高其耐热性能。
五、气凝胶的挑战与展望尽管气凝胶具有很多优点，但目前仍然存在一些问题需要解决。
首先，气凝胶的制备过程复杂，成本高昂，限制了其在工业化生产中的应用。
其次，气凝胶的力学性能较差，需要进一步加强。
此外，气凝胶的防火性能也需要改进。
未来，研究人员可以通过改进制备技术、调控材料结构等途径解决这些问题，进一步推动气凝胶的发展。
对我国气凝胶材料产业发展现状及趋势的思考
对我国气凝胶材料产业发展现状及趋势的思考近年来，我国气凝胶材料产业取得了长足的发展，成为高新技术领域的热门产业之一。
气凝胶材料，具有超低密度、优异的热、声、电等性能，被广泛应用于建筑、能源、环保等领域。
本文将从产业现状和趋势两方面进行思考。
回顾我国气凝胶材料产业的发展现状。
自20世纪80年代引进气凝胶材料技术以来，我国气凝胶材料产业经历了起步阶段、发展阶段和成熟阶段三个阶段的发展。
起步阶段，我国主要依赖引进技术和设备，初步建立了一些生产线。
发展阶段，我国开始逐渐形成了一批具有自主知识产权的企业，生产规模逐步扩大，产品品质也得到了提升。
成熟阶段，我国气凝胶材料产业已经具备了相对完整的产业链，企业数量和规模不断增加，产品品种也日益丰富。
展望我国气凝胶材料产业的发展趋势。
随着全球对环境保护和节能减排的关注度不断提升，气凝胶材料作为一种绿色环保材料，具有广阔的市场前景。
未来，我国气凝胶材料产业将呈现以下几个趋势。
产品应用领域将进一步拓展。
目前，气凝胶材料主要应用于建筑保温、能源储存和环境治理等领域。
随着技术的不断创新和推广应用，气凝胶材料有望在汽车制造、航空航天、电子设备等领域得到更广泛的应用。
产品性能将不断提升。
虽然我国气凝胶材料已经取得了一定的技术突破和产业进展，但与国际先进水平相比，还存在一定差距。
未来，我国气凝胶材料产业将加大研发投入，提高产品的性能指标，以满足市场需求。
产业链的完善将是发展的关键。
目前，我国气凝胶材料产业链相对薄弱，尤其是在原材料生产和加工环节存在依赖进口的情况。
为了降低生产成本和提高竞争力，我国需要加强对关键原材料的研发和生产，形成完整的产业链。
政府支持将进一步加大。
我国气凝胶材料产业作为战略性新兴产业，得到了政府的高度重视和支持。
未来，政府将进一步加大对气凝胶材料产业的政策支持力度，包括财政补贴、税收优惠等，以推动产业的快速发展。
我国气凝胶材料产业发展现状良好，未来发展趋势也十分乐观。
211216277_气凝胶隔热材料研究进展
2023年第2期品牌与标准化Research Progress of Aerogel Thermal Insulation MaterialsLIU Haixin（Liaoning National New Raw Material Base Construction Engineering Center ，Shenyang 110036，China ）Abstract ：Aerogels show excellent thermal properties due to their unique structural characteristics and have a wide range of applications in multiple fields such as aerospace ，chemical and environmental.This paper lists and introduces the research progress of several aerogels and provides an outlook on the development of aerogels.Key words ：aerogels ；insulation materials ；inorganic aerogels气凝胶隔热材料研究进展刘海馨（辽宁省国家新型原材料基地建设工程中心，辽宁沈阳110036）【摘要】气凝胶因其独特的结构特点，优异的热学特性，在航空、化工、环境等多领域具有广泛的应用价值。
本文列举并介绍了几种气凝胶的研究进展，并对气凝胶的发展进行了展望。
【关键词】气凝胶；隔热材料；无机气凝胶【DOI 编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.02.057气凝胶是一种纳米级多孔固态材料，其密度低至3kg/m 3，也被称为“固态烟”，有低密度、高比表面积、高孔隙率的结构特点，具有优异的隔热、吸附性能，广泛用于航空航天、建筑行业、生态环境等领域。
气凝胶在保暖服装上应用及进展研究
气凝胶在保暖服装上应用及进展研究气凝胶，又称为固体烟雾或凝胶态气体，是一种低密度多孔材料，具有极强的吸附性能和优异的保暖性能。
由于其低密度和多孔结构，气凝胶具有极好的保暖性能，并且非常轻便，能够有效减少服装的重量和增加舒适度。
目前，气凝胶已经被广泛应用于航天、建筑保温以及个人保暖等领域。
在个人保暖领域，气凝胶主要应用于保暖服装的填充物和面料中。
在保暖服装的填充物中，气凝胶的应用主要体现在羽绒服和冬季棉衣上。
传统的羽绒服主要使用鹅绒或鸭绒作为填充物，虽然具有很好的保暖性能，但是在潮湿环境下会丧失保暖效果，同时也存在动物保护和环保等问题。
而气凝胶填充的羽绒服由于其优异的保暖性能和不易受潮的特点，受到了越来越多消费者的青睐。
在冬季棉衣中使用气凝胶填充也能够有效的提高服装的保暖性能，使得服装更加轻薄且暖和。
除了在填充物中的应用，气凝胶在服装面料中的应用也日益受到关注。
可以通过将气凝胶纳米颗粒复合加工到面料中，制成气凝胶保暖面料。
这种面料不仅具有优异的保暖性能，还具有良好的透气性和排汗性能，能够有效地保持人体的干燥和舒适。
气凝胶保暖面料被广泛应用于户外运动服、滑雪服、登山服等高性能保暖服装中。
随着气凝胶在保暖服装上的应用不断扩展，相关的研究也在不断深入。
一方面，科研人员致力于研发更高性能的气凝胶材料，以满足不同场合对保暖服装的需求。
研究人员也在不断寻求新的加工技术和面料结构，以提高气凝胶在面料中的稳定性和耐久性，以及提高服装整体的舒适度。
除了提高气凝胶的保暖性能外，研究人员还在探索将其他功能性材料与气凝胶相结合，以满足消费者对于多功能保暖服装的需求。
将纳米银杀菌技术应用于气凝胶面料中，不仅能够保暖，还能够起到抗菌、除臭的作用，满足人们对于健康、舒适的需求。
气凝胶在保暖服装上的应用及进展研究已经取得了显著的成果，为人们提供了更加舒适和实用的保暖服装选择。
随着科技的不断进步，相信气凝胶保暖技术会在未来得到更多的突破和创新，为人们的生活带来更大的便利和舒适。
气凝胶材料的研究进展
气凝胶材料的研究进展【摘要】气凝胶是一种具有微孔结构和超轻质的多功能材料，在各领域的应用前景备受瞩目。
本文首先介绍了气凝胶材料的制备方法，包括溶胶-凝胶法和超临界干燥法。
然后对气凝胶材料的特性进行了详细分析，包括低密度、高比表面积等特点。
接着探讨了气凝胶材料在能源领域、环境保护领域和生物医药领域的应用，并指出了其在各领域的潜在发展空间。
展望了气凝胶材料的研究前景和发展趋势，指出其在未来的应用前景令人期待。
气凝胶材料的研究进展不仅有助于推动科学技术的发展，也将为解决能源环境和生物医药领域的问题提供新的思路和方法。
【关键词】气凝胶材料、制备方法、特性分析、能源领域、环境保护、生物医药、研究前景、发展趋势、应用前景。
1. 引言1.1 气凝胶材料的研究进展气凝胶材料是一种具有极低密度和高表面积的多孔材料，近年来受到了广泛关注。
其独特的性质使其在各个领域都具有巨大的应用潜力。
随着科学技术的不断发展，气凝胶材料的研究进展也在不断取得突破。
研究人员们不断探索新的制备方法，深入研究材料的特性，探索其在能源、环境保护和生物医药领域的应用等方面。
气凝胶材料的制备方法包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、结构导向法等多种技术，每种方法均有其独特优势。
研究人员们通过调控制备方法，实现了对气凝胶材料结构、性能的精细控制，拓展了其应用领域。
对气凝胶材料的特性进行深入分析，可以更好地了解材料的结构、热学性质、力学性能等，为其在不同领域的应用提供了理论支持。
在能源领域，气凝胶材料具有优异的隔音、保温和吸附性能，可以用于制备高效的隔热材料、储能材料和催化剂载体。
在环境保护领域，气凝胶材料的多孔结构和大比表面积有利于吸附处理废水、净化空气等。
在生物医药领域，气凝胶材料可以用于制备药物载体、组织工程支架等，在药物传递、组织修复等方面发挥重要作用。
随着气凝胶材料研究的不断深入，其在未来的应用前景将更为广阔。
未来的研究重点将更加注重材料的可持续制备、多功能性能和智能化设计，以满足社会发展对高性能功能材料的需求。
纤维素气凝胶材料的研究进展
纤维素气凝胶材料的研究进展一、本文概述纤维素气凝胶材料作为一种新型的轻质多孔材料，近年来在材料科学领域引起了广泛关注。
其独特的结构和性能，使其在能源、环保、生物医学等多个领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面综述纤维素气凝胶材料的研究进展，包括其制备方法、性能优化以及在不同领域的应用现状。
文章将首先介绍纤维素气凝胶材料的基本特性，如结构、孔径分布和表面性质等，然后重点分析近年来的制备技术革新，如模板法、冷冻干燥法、超临界干燥法等。
随后，文章将探讨纤维素气凝胶材料的性能优化策略，如通过复合改性、表面修饰等方法提高其力学强度、热稳定性、吸附性能等。
文章将总结纤维素气凝胶材料在能源存储与转换、废水处理、药物载体等领域的应用实例，并对其未来的发展趋势进行展望。
通过本文的综述，旨在为相关领域的科研工作者和工程师提供全面的参考和指导。
二、纤维素气凝胶材料的制备方法纤维素气凝胶材料作为一种新型的轻质多孔材料，在能源、环保、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。
其制备方法多种多样，主要包括物理法、化学法和生物法等。
物理法主要依赖于纤维素分子间的相互作用力，如氢键、范德华力等，通过冷冻干燥、超临界干燥等技术手段制备气凝胶。
这种方法操作简单，对设备要求较低，但制备过程中往往难以完全去除溶剂，导致气凝胶的孔结构不稳定。
化学法则主要利用化学试剂对纤维素进行交联、改性，再经过干燥过程得到气凝胶。
常见的化学交联剂有环氧氯丙烷、丙烯酰胺等。
通过化学法可以制备出结构稳定、性能优异的气凝胶，但过程中可能涉及有毒有害物质，对环境造成一定污染。
生物法则利用酶、微生物等生物催化剂对纤维素进行生物转化，从而制备气凝胶。
这种方法绿色环保，符合可持续发展理念，但生物催化剂的活性受温度、pH值等条件影响，制备过程较为复杂。
近年来，随着纳米技术的飞速发展，纳米纤维素气凝胶的制备也成为研究热点。
纳米纤维素具有比表面积大、力学性能好等优点，可以显著提高气凝胶的性能。
气凝胶在防护服中的应用进展
气凝胶在防护服中的应用进展1. 引言1.1 背景介绍本文旨在探讨气凝胶在防护服中的应用进展，介绍气凝胶材料的特性以及在防护服中的优势和应用情况，同时对气凝胶改性技术和防护服性能测试进行探讨，最后展望气凝胶在防护服中的应用前景并提出未来研究方向。
通过对气凝胶在防护服中的应用进展进行系统总结和分析，为相关研究和技术的发展提供参考和借鉴。
1.2 研究目的研究目的是通过对气凝胶在防护服中的应用进展进行深入探讨，全面了解气凝胶材料的特性以及其在防护服领域中的优势和潜在应用价值。
希望通过本研究，进一步推动气凝胶在防护服领域的应用与发展，提高防护服的性能与功能，从而为防护服的设计、生产和应用提供更加科学、可靠的技术支持。
通过对气凝胶改性技术在防护服中的应用以及气凝胶防护服的性能测试进行系统研究，以期为未来研究和实际生产提供指导和借鉴，促进气凝胶防护服的商业化应用，为人们的生产生活提供更加全面、有效的防护措施。
通过本研究的开展，旨在探索气凝胶在防护服中的应用前景，指明未来研究的方向，为相关领域的研究者和生产者提供参考和启示。
2. 正文2.1 气凝胶材料特性气凝胶是一种具有极其多孔结构的材料，通常由气凝胶颗粒组成。
这种材料被广泛应用于各种领域，例如隔热材料、催化剂载体、吸附剂等。
气凝胶的特性主要包括极低的密度、高比表面积、优异的隔热性能和良好的吸附性能。
由于其多孔结构和超低密度，气凝胶具有极高的比表面积，通常可以达到几百平方米每克。
这种特性使气凝胶成为一种优秀的吸附剂，可以用于吸附气体、液体甚至生物分子。
气凝胶还具有优异的隔热性能，常被用作隔热材料。
在防护服领域，气凝胶材料可以提供轻巧舒适的穿着感受，同时具有良好的隔热和吸湿性能，有效保护穿戴者免受外部环境的危害。
气凝胶作为防护服材料的选择具有广阔的应用前景。
在未来的研究中，可以进一步探索气凝胶材料的改性技术，以提高其在防护服中的性能，并加强气凝胶防护服的性能测试，确保其在实际使用中具有良好的防护效果。
新型气凝胶材料的制备及性能研究
新型气凝胶材料的制备及性能研究气凝胶材料在近年来广受关注，其优异的绝缘性能、超高的吸附能力以及良好的柔性和透气性使其被广泛应用于电子、电力、建筑、环保等领域。
同时，气凝胶材料还具有较高的比表面积，可以通过表面化学修饰实现对物质的高效分离和储存。
近期，随着纳米技术的发展和材料制备技术的不断革新，新型气凝胶材料的研究也迎来了新的进展。
本文将就新型气凝胶材料的制备及性能研究进行探讨。
一、气凝胶材料的定义气凝胶材料是指以亲水性无机气凝胶为母体，在其内部填充一种液态或气态的物质，最后通过超临界干燥等方法将其转化为对应的凝胶形态。
气凝胶的母体可以是二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、氧化钛、氧化锆等材料，填充的物质可以是气体、液态溶剂、高分子等。
与普通凝胶相比，气凝胶具有很高的孔隙度和比表面积，普通凝胶的孔隙度一般在70%以下，而气凝胶的孔隙度可达到95%以上，表面积也可以达到几百平方米/克。
此外，气凝胶的制备需要涉及到特殊的制备工艺和较高的成本，因此其市场价值也比较高。
二、新型气凝胶材料的制备方法1. 超临界干燥法超临界干燥法是当前气凝胶制备的主流方法。
其主要原理是利用超临界流体的特殊物理性质，将凝胶内部的液态或气态物质以低粘度状态的超临界流体代替，用于保持凝胶的形态和孔隙结构。
此方法可以在较低的温度和压力下进行，不容易破坏凝胶结构，制备出的气凝胶具有较高的比表面积和孔隙度。
2. 毛细法毛细法是一种较为简单的气凝胶制备方法。
该方法将溶液注入毛细管内，在外部加压的情况下，将溶液逐渐排空。
这样，毛细管中的溶液会在空气中逐渐干燥，最终形成气凝胶。
与超临界干燥法相比，毛细法的制备条件较为简单，但由于毛细管内部空间有限，因此制备出的气凝胶的孔隙结构较为狭窄，比表面积不及超临界干燥法制备的气凝胶。
三、新型气凝胶材料的性能研究1. 超弹性气凝胶超弹性气凝胶是一种新型的气凝胶材料，其弹性模量可达到3000kPa，是传统气凝胶的几十倍以上。
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。
气凝胶在保暖服装上应用及进展研究
气凝胶在保暖服装上应用及进展研究
气凝胶是一种新型的材料，它具有轻质、高孔隙率和优异的保温性能。
近年来，随着人们对于保暖需求的不断增加，气凝胶在保暖服装上的应用也越来越普遍，并且取得了一定的进展研究。
目前，气凝胶在保暖服装上应用广泛，主要应用于外套、裤子、鞋子等产品中，以提供更好的保暖效果。
其中，常用的气凝胶材料包括硅胶、树脂、碳纳米管等，这些材料经过特殊处理后，可以形成微小的孔隙结构，进而提升其保温性能。
在气凝胶保暖服装的设计上，需要考虑多种因素。
首先，需要选择合适的材料和加工工艺，以提高保温性能并保证产品的舒适性。
其次，需要考虑产品的外观和使用寿命，例如外层材料的防水、透气性能等。
除了材料和设计因素外，气凝胶保暖服装的应用也需要考虑产品的环保性。
目前，一些气凝胶材料存在一定的环境污染问题，因此需要优化材料的制备工艺，减少对环境的危害。
总体来看，气凝胶在保暖服装上的应用是一种趋势，未来还有很大的发展空间。
可以预见，随着人们对于保暖需求的不断增加以及科技水平的不断提高，气凝胶保暖技术将会在保暖服装以及汽车、建筑、环保等领域中得到更广泛的应用和推广。
气凝胶材料的性能研究
气凝胶材料的性能研究气凝胶材料是一种具有极低热导率和高尺寸稳定性的新型材料，因此在诸多领域中受到了广泛的关注与研究。
本文将从气凝胶材料的起源与制备方法、特殊的物理性能和广泛应用三个方面来探讨气凝胶材料的性能研究。
一、气凝胶材料的起源与制备方法气凝胶材料是在溶胶-凝胶法的基础上发展起来的，最早是由斯坦福大学的著名化学家K. Kistler发现并制备的。
他采用了溶胶-凝胶法中的孔隙化溶胶凝胶干燥法，通过将液态溶胶转变为凝胶，再将凝胶中的液体替代为气体，最终制备出了一种具有极低密度但高度优良力学性能的气凝胶材料。
目前，制备气凝胶的方法主要包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、冷冻干燥法和原位聚合法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常见也是最经典的制备方法，该方法通过将溶解于溶剂中的前体液体凝胶化，最后通过干燥去除溶剂，从而形成凝胶骨架。
二、气凝胶材料的特殊物理性能气凝胶材料的独特性能主要体现在以下几个方面。
首先是气凝胶材料低密度的特点。
由于其孔隙结构的存在，气凝胶的密度极低，通常为0.003~0.2 g/cm3之间，这使得气凝胶材料在很多领域中都具有广泛的应用前景。
例如，在隔热材料中，气凝胶可以作为填充物降低能量传递；在储能材料中，气凝胶可以提供更大的储能密度。
其次，气凝胶材料具有极低的热导率。
由于气凝胶内部存在高度孔隙化的结构，空气是一个极差的热传导介质，因此气凝胶的热导率能够降低至非常低的水平。
这使得气凝胶在隔热材料和保温材料方面有着重要的应用意义。
此外，气凝胶材料还具有超强的吸附性能。
气凝胶具有极大的比表面积，因此能够吸附大量的分子。
这使得气凝胶材料在环境污染治理、催化剂载体和分离纯化技术等领域发挥了重要作用。
三、气凝胶材料的广泛应用气凝胶材料由于其特殊性能，在诸多领域中都有着广泛的应用。
首先是在隔热材料领域，气凝胶被广泛应用于建筑隔热、航空航天与交通运输领域，以提高热能效果和节约能源。
其次是在环境污染治理领域，气凝胶的吸附特性使其成为一种理想的废气过滤材料，可用于有机物、重金属离子等污染物的吸附与去除。
新型气凝胶材料的制备及其应用研究
新型气凝胶材料的制备及其应用研究气凝胶是一种新型材料，具有极低的密度和优异的物理性质，在能源、环保、生物医学和电子器件等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍气凝胶的制备方法、物理性质及其在材料学领域的应用研究进展。
一、气凝胶的制备方法气凝胶是一种多孔的固体材料，其孔隙率可以高达99.9%，因此制备气凝胶的关键是控制其内部孔隙结构。
目前，气凝胶的制备方法主要有以下几种：1. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种传统的气凝胶制备方法，其原理是将气溶胶中的颗粒通过凝胶化的方式形成大量孔隙。
其具体操作步骤为：先将金属盐或离子交换树脂溶解于水/有机溶剂中，并加入一定量的催化剂，形成溶液；然后通过旋涂、喷雾干燥等方式制备出凝胶；最后，用升华或减压干燥等方式将凝胶转化成气凝胶。
2. 超临界干燥法超临界干燥法是一种较新的气凝胶制备方法，其原理是将溶液在超临界条件下干燥，使其在干燥过程中形成孔隙结构。
超临界干燥法制备气凝胶的优势在于快速干燥、易于控制孔隙结构和可控制制备速度等。
3. 模板法模板法是一种利用模板后回填的方式制备气凝胶的方法。
通常先在模板表面形成一层凝胶，然后在凝胶中形成大量的孔隙，最后去除模板即可得到具有模板孔道形貌的气凝胶。
模板法能够制备出形貌复杂的气凝胶，但其缺点在于模板去除过程中易留下少量的杂质。
二、气凝胶的物理性质气凝胶具有极低的密度、优异的吸声性能和热稳定性，在光学、能源和生物医学等领域有着广泛的应用。
以下是气凝胶的主要物理性质：1. 低密度气凝胶的密度通常在0.003-0.3 g/cm3范围内，是普通固体材料的1/100至1/1000。
这种特殊的低密度使气凝胶成为一种轻质高强的理想材料。
2. 高孔隙率气凝胶的孔隙率通常在90%以上，甚至可达99.9%。
因此，气凝胶可视为一种“空气固体”，体积相同时可以比重相同的纯空气更加稳定。
3. 优异的吸声性能气凝胶具有极佳的吸声性能，是吸声性能最佳的材料之一。
其原因是气凝胶具有高孔隙率和内部多级孔隙结构，对声波能量的吸收能力非常强。
基于生物质微纳结构组装的气凝胶类功能材料研究中期报告
基于生物质微纳结构组装的气凝胶类功能材料研究中期报告【摘要】气凝胶类功能材料因其轻质、高孔率、良好的隔热性、吸附性和力学性能等优良特性而备受关注，但传统制备方法耗能高且生产效率低下。
本研究通过使用生物质材料作为原料制备气凝胶，并采用微纳结构设计和组装技术，大大提高了制备效率和材料性能。
本文介绍了中期研究进展，包括生物质材料的选择和预处理、气凝胶制备工艺优化、微纳结构设计和组装、材料性能测试等方面。
【关键词】生物质，气凝胶，微纳结构，组装，功能材料【正文】一、研究背景和意义气凝胶是具有极高孔隙率、极低密度（0.003~0.5 g/cm3）、高比表面积（200~1000 m2/g）、优异的隔热、吸附性能的高分子材料，广泛应用于节能、环保、建筑、航空航天等领域。
目前，气凝胶的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、模板法等，但这些方法不仅耗能高且生产效率低下。
生物质资源具有丰富、可再生、绿色环保等优点，而其微纳结构和多孔结构的特点也适合于制备气凝胶材料。
因此，采用生物质原料制备气凝胶，成为了当前研究的热点之一。
同时，通过微纳结构设计和组装技术，可以进一步提高气凝胶材料的性能，并探索新型的功能材料制备方法。
二、研究方案和进展本研究采用杨树木屑作为原料，通过碱处理和离子交换等预处理过程，去除木质素、半纤维素等杂质，并提高木材的纤维素含量，同时保留其纤维素的微纳结构和多孔结构。
制备气凝胶材料的工艺包括以下步骤：1、纤维素溶解：在N-甲基吡咯烷酮（NMP）/氢氧化锂（LiOH）溶剂体系中将预处理后的木材进行溶解制备纤维素溶液；2、溶胶准备：将纤维素溶液与2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TMPAO）混合后升温，在超声波和机械搅拌作用下形成溶胶，经过膜筛过滤得到稳定的溶胶；3、气凝胶制备：将溶胶装入模具中，通过升降温控制和超临界CO2减压干燥，制备出具有复杂形状和微纳结构的气凝胶。
为了进一步提高材料性能，本研究还采用了微纳结构设计和组装技术。
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魏建东等 利 ［２２］ 用亚临界干燥技 术 制 备 了 疏 水 ＳｉＯ２ 气 凝 胶，研究结果表明，制备的 ＳｉＯ２ 气 凝 胶 具 有 典 型 的 纳 米 网 络 结构，比表面积大且具有疏水性能。亚临 界 干 燥 使 得 制 备 压 力从６．４ ＭＰａ降至 ２．３ ＭＰａ，降低了制备成本 和 安 全 风 险， 同时 ＳｉＯ２ 气凝胶的疏水性能提高了其环境适应性。 ２．３．３ 冷 冻 干 燥
气 凝 胶 材 料 的 研 究 进 展／史 亚 春 等
· ２１ ·
常见的几种气凝胶为例，列出了其基本性能参数 。 ［１４，１５］
表 １ 气 凝 胶 的 基 本 性 能
Ｔａｂｌｅ １ Ｂａｓｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｅｒｏｇｅｌｓ
ＳｉＯ２ 气凝胶 ＲＦ 气凝胶 ＣＲＦ 气凝胶
热导率 Ｗ／（ｍ·Ｋ） ０．０１３～０．０１６
２ 气 凝 胶 的 制 备
气 凝 胶 材 料 的 制 备 包 括 两 个 过 程 ：溶 胶 －凝 胶 过 程 和 干 燥 工艺。前者主要是获得具有一定空间网络结构的含有少量
催化剂的醇凝胶；后 者 则 是 去 掉 醇 凝 胶 网 络 骨 架 中 的 溶 剂，
得到最终的气凝胶材料。
２．１ 溶 胶 －凝 胶 法 制 备 无 机 气 凝 胶 的 原 理 目前研究最多的无 机 气 凝 胶 是 硅 气 凝 胶。 在 溶 胶－凝 胶
冷冻干燥是在 低 温、低 压 下 把 液－气 界 面 转 化 为 气－固 界 面，固－气转化避免了在凝 胶 孔 内 形 成 弯 曲 液 面，再 使 溶 剂 升 华 ，消 除 了 毛 细 管 力 的 影 响 ，进 一 步 实 现 凝 胶 的 干 燥 。
· ２０ 月 （上 ）第 ２７ 卷 第 ５ 期
气凝胶材料的研究进展＊
史 亚 春 ，李 铁 虎 ，吕 婧 ，刘 和 光
（西北工业大学材料学院，西安 ７１００７２）
摘要 三维纳米网络结构的气凝胶材料具有许多独特的性能，在光学、热学、声学、微电子 学、高 功 率 激 光 等 诸 多领域具有广阔的应用前景，是目前材料科学研究领域 的 热 点 之 一。 主 要 从 气 凝 胶 的 结 构、制 备 机 理、干 燥 工 艺、改 性 以 及 应 用 等 方 面 综 述 了 气 凝 胶 材 料 的 研 究 进 展 ，并 展 望 了 其 今 后 的 研 究 发 展 方 向 。
段后，形成网络结 构 的 凝 胶。 在 凝 胶 形 成 的 过 程 中，部 分 水
解的有机硅发生缩聚反应，缩聚的硅氧链上未水 解 的 基 团 可
继 续 水 解 。 通 过 调 节 反 应 溶 液 的 酸 碱 度 ，控 制 水 解 －缩 聚 过 程 中水解反应和缩聚反应的相对速率，可得 到 凝 胶 结 构。在 酸
关键词 气凝胶 制备 干燥工艺 中 图 分 类 号 ：ＴＢ３２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ａｅｒｏｇｅｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＳＨＩ Ｙａｃｈｕｎ，ＬＩ Ｔｉｅｈｕ，ＬＵ Ｊｉｎｇ，ＬＩＵ Ｈｅｇｕａｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２）
性条件下（ｐＨ＝２．０～５．０），水 解 速 率 较 快，体 系 中 存 在 大 量 硅酸单体，有利于成核反应，因而形成较多 的 核，但 尺 寸 都 较
小，最终将形 成 弱 交 联 度、低 密 度 网 络 的 凝 胶；在 碱 性 条 件
下，缩聚反应速率较快，硅酸单体一经生成 即 迅 速 缩 聚，因 而
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｅｒｏｇｅｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｐｏｓｓｅｓｓ ｍａｎｙ ｅｘｃｅｐｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｈａｖｅ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｇｒｅａｔ ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ ｆｏｒ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃｓ，ｃａｌｏｒｉｆｉｃｓ，ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ ｌａｓｅｒ ｆｉｅｌｄｓ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｄｒｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐ－ ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｅｒｏｇｅｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ａｅｒｏｇｅｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｔｓ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ．
孔 隙 率／％
８０．０～９９．８ ８０．０～９８．０ ８０．０～９８．０
比表面积／（ｍ２／ｇ） １００～１０００ ６００～１０００ ８００～１２００
密度／（ｋｇ／ｍ３） ３～５００
５０～１０００
一步是加成反应，间 苯 二 酚 和 甲 醛 在 碱 催 化 条 件 下 形 成 单／ 多元羟甲 基 间 苯 二 酚。 第 二 步 是 缩 聚 反 应，发 生 在 中 间 体 单／多元羟甲基间苯二 酚 的 羟 甲 基 （－ＣＨ２ＯＨ）和 苯 环 上 未 被 取代的位置之间，以 及 ２ 个 羟 甲 基 之 间，分 别 形 成 以 亚 甲 基 键（－ＣＨ２－）和 亚 甲 基 醚 键 （－ＣＨ２ＯＣＨ２－）连 接 的 基 元 胶 体 颗 粒；在这些基元胶体颗粒中，小颗粒的溶 解 能 力 比 大 颗 粒 强， 其易于 溶 解 而 使 大 颗 粒 继 续 生 长 成 ＲＦ 团 簇；ＲＦ 团 簇 进 一 步缩聚，最终形成网络状聚合 物，即 ＲＦ 有 机 气 凝 胶［１９］（见 图 ３）。
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 而 成
的胶粒状凝胶。强碱性 或 高 温 条 件 下 Ｓｉ－Ｏ 键 形 成 的 可 逆 性 增加，即 ＳｉＯ２ 的 溶 解 度 增 大，使 最 终 凝 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
胶。下面以 ＲＦ 气凝胶为 例 介 绍 有 机 气 凝 胶 的 生 成 机 理：第
图 ３ ＲＦ 气 凝 胶 的 形 成 阶 段 示 意 图 Ｆｉｇ．３ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＲＦ ａｅｒｏｇｅｌ
２．３ 气 凝 胶 的 干 燥 工 艺 ２．３．１ 超 临 界 干 燥
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ａｅｒｏｇｅｌ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｄｒｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
０ 引 言
气凝胶是一种新型的轻 质 纳 米 多 孔 非 晶 固 态 材 料［１］，独 特的纳米多孔结构使其在力学、声学、光学、热 学 等 方 面 的 性 能明显不同于相 应 的 宏 观 玻 璃 态 材 料，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。 随 着 研 究 的 不 断 深 入，其 潜在应用价值正不断得到体现，主要集中 在 热 学、吸 附、催 化 和电子等领域 ，可 ［２－５］ 用作超低导电系数的绝缘层、折射 涂 层 和反折射涂层、隔声板、声阻抗耦合材料、催 化 剂 和 催 化 剂 载 体、气体过滤材料、高 效 隔 热 材 料、高 效 可 充 电 电 池、无 害 高 效杀虫剂等 。 ［６－１０］ 本文主要介绍了 气 凝 胶 材 料 的 结 构、制 备 机理、干燥工艺、改性以及应用，并展望了其 未 来 研 究 发 展 方 向。
＊ 国 家 自 然 科 学 基 金 （５１１７２１８４） 史亚春：男，１９７６年生，硕士生，主要从事无机非金属材料的研究 Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｙｃｈ３２４７１６４７０＠１６３．ｃｏｍ 李 铁 虎：男，１９５９ 年 生，教 授 ，博 士 生 导 师 ，主 要 从 事 无 机 非 金 属 材 料 的 研 究 Ｔｅｌ：０２９－８８４９２８７０ Ｅ－ｍａｉｌ：Ｌｉｔｉｅｈｕ＠ｎｗｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
图１ ＳｉＯ２ 气凝胶的微观结构示意图和 ＳＥＭ 照片 Ｆｉｇ．１ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ａｎｄ ＳＥＭ
ｉｍａｇｅ ｏｆ ｓｉｌｉｃａ ａｅｒｏｇｅｌ
气凝胶材料独特的三维网状多孔结构使其表现出了高 孔隙率、高比表面积、低密度、低 热 导 率 等 优 良 性 能。表 １ 以
１ 气 凝 胶 的 结 构 和 特 性
１９３１年 Ｋｉｓｔｌｅｒ首 次 使 用 超 临 界 干 燥 技 术 制 得 ＳｉＯ２ 气 凝胶 。 ［１１］ 但由于制备周期较长、成本高，且脆 性 较 大，因 此 该 材料的制备一直仅限于实验 室 范 围。直 到 ２０ 世 纪 ７０ 年 代， 美国劳伦斯·里弗莫尔国家实验室（ＬＬＮＬ）将其研制的 ＳｉＯ２ 气凝胶应用 于 Ｃｅｒｅｎｋｏｖ探 测 器。 随 后，气 凝 胶 材 料 逐 渐 得 到人们的重视，其 结 构 不 断 得 到 优 化 和 完 善，种 类 也 逐 渐 丰
超临界干燥是干燥工艺中较为经典的干燥方法。其原 理是通过高温、高压使干燥介质（常用二氧化碳）达 到 超 临 界 状 态 ，消 除 气 －液 界 面 ，有 效 避 免 表 面 张 力 的 产 生 ，保 持 凝 胶 的 良好性能［２０］。Ｌ．Ｋｏｃｏｎ 等 以 ［２１］ 乙 醇 为 干 燥 介 质，对 醇 凝 胶 进行 超 临 界 干 燥，制 得 无 裂 纹、透 明、超 低 密 度 （密 度 小 于 ３ｋｇ／ｍ３）的 ＳｉＯ２ 气凝胶。