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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。
气凝胶在高分子复合材料制备中的应用分析【摘要】气凝胶是一种具有超低密度和高比表面积的材料，在高分子复合材料制备中发挥着重要作用。
本文通过分析气凝胶与高分子复合材料的特性，探讨了气凝胶在高分子复合材料中的加工方法和性能改善机制。
结合实际案例，展示了气凝胶在高分子复合材料中的应用价值和潜力。
对气凝胶在高分子复合材料制备中的发展趋势进行了展望，指出其在未来的前景及研究方向。
通过本文的研究，可以更好地了解气凝胶在高分子复合材料中的应用情况，并为相关领域的研究和开发提供参考和借鉴。
【关键词】气凝胶，高分子复合材料，制备，特性，加工方法，性能改善，应用案例，发展趋势，应用前景，总结与展望，未来研究方向1. 引言1.1 研究背景目前，关于气凝胶在高分子复合材料中的应用还处于起步阶段，有待进一步探讨其优化制备方法、性能改善与应用拓展。
开展本研究旨在分析气凝胶在高分子复合材料制备中的应用现状及未来发展趋势，为该领域的研究提供理论基础和实践参考。
1.2 研究目的研究目的是探讨气凝胶在高分子复合材料制备中的应用情况，分析气凝胶与高分子复合材料的特性相互作用，探讨气凝胶在高分子复合材料中的加工方法和性能改善机制。
通过研究，可以为高分子复合材料的性能提升提供新思路和方法，促进相关产业的发展。
也可以为气凝胶在高分子复合材料中的应用案例和发展趋势提供理论支撑，为未来的研究和开发工作提供指导。
通过深入研究气凝胶在高分子复合材料中的应用，也可以为环境保护和资源利用提供新途径，促进社会可持续发展。
本研究旨在全面探讨气凝胶在高分子复合材料制备中的应用方法和机制，为相关产业的发展和高分子复合材料性能改善提供理论基础和实践指导。
1.3 研究意义气凝胶的低密度和高比表面积可以有效改善高分子复合材料的力学性能和热性能，提高材料的强度和刚度，降低其密度，增加耐热性和隔热性能。
气凝胶还具有良好的化学稳定性和生物相容性，可以增强高分子复合材料的耐腐蚀性能和生物相容性，拓展材料的应用领域和市场前景。
气凝胶的用途范围气凝胶是一种具有多种用途的材料，它在各个领域都得到了广泛的应用。
本文将从材料科学、医疗保健、环境保护和军事防护等方面，介绍气凝胶的用途范围。
一、材料科学领域气凝胶由于其高比表面积和多孔结构，被广泛应用于材料科学领域。
它可以用作催化剂的载体，提高催化反应效率。
此外，气凝胶还可以用于储能材料，如锂离子电池和超级电容器的电极材料。
它的高孔隙率使得气凝胶能够承载更多的电荷，并提高电池和电容器的能量密度。
此外，气凝胶还可以用于制备传感器、光学器件和光催化剂等高性能材料。
二、医疗保健领域气凝胶在医疗保健领域也有广泛的应用。
由于其多孔结构和生物相容性，气凝胶可以用于药物缓释系统，将药物包裹在气凝胶中，通过控制释放速率，实现药物的持续释放。
此外，气凝胶还可以用于组织工程和再生医学，如制备人工血管、人工骨骼和人工皮肤等。
气凝胶的多孔结构可以提供细胞生长和组织再生所需的支撑结构，促进伤口愈合和组织修复。
三、环境保护领域气凝胶在环境保护领域也有着重要的应用。
由于其高吸附性能，气凝胶可以用于吸附和去除水中的有机物、重金属和有害气体等污染物。
例如，气凝胶可以用于净化废水中的重金属离子，通过吸附和络合作用，将重金属离子从废水中去除。
此外，气凝胶还可以用于吸附和分离空气中的有害气体，如甲醛、苯和二氧化硫等。
气凝胶的高吸附性能使其成为一种高效的环境净化材料。
四、军事防护领域气凝胶在军事防护领域也有重要的应用。
由于其低密度和高吸能性能，气凝胶可以用于制备轻质防弹材料。
例如，气凝胶可以用于制备防弹衣和防弹头盔，通过吸收子弹的能量，保护士兵的安全。
此外，气凝胶还可以用于制备隔热材料，如航天器的热保护层和火箭的隔热材料。
气凝胶的低热导率使其能够有效隔离高温和低温环境，保护航天器和火箭的结构。
总结起来，气凝胶作为一种多功能材料，具有广泛的用途范围。
在材料科学领域，气凝胶可以应用于催化剂、储能材料和高性能材料的制备。
在医疗保健领域，气凝胶可以用于药物缓释系统和组织工程。
气凝胶的制作方法气凝胶是一种微孔结构的高分子材料，具有轻质、高强度、低热导率、吸声隔音等优良性能，因此在能源、环保、航空航天、电子信息等领域得到广泛应用。
本文将介绍气凝胶的制作方法。
一、前期准备1. 原材料选择：气凝胶的主要原材料是硅酸盐类化合物，如硅酸钠、硅酸铝钠等。
此外，还需要选择表面活性剂、催化剂、溶剂等辅助材料。
2. 设备准备：气凝胶的制备需要一些特殊的设备，如反应釜、搅拌器、过滤器、干燥箱等。
3. 实验条件：气凝胶的制备需要在无尘、无湿的条件下进行，因此需要准备一间洁净实验室。
二、气凝胶的制备步骤1. 溶液制备：将硅酸盐类化合物、表面活性剂、催化剂、溶剂等材料按一定比例混合，制成溶液。
2. 搅拌反应：将溶液倒入反应釜中，加热至一定温度，然后加入一定量的气体（如二氧化碳、氮气等），同时搅拌反应。
在反应过程中，硅酸盐类化合物会水解生成气凝胶的基础结构，而表面活性剂则起到调节气凝胶孔径的作用。
3. 过滤干燥：反应结束后，将反应液经过过滤器过滤，得到气凝胶的凝胶体。
然后将凝胶体放入干燥箱中进行干燥，除去多余的水分。
4. 表面修饰：将干燥后的气凝胶进行表面修饰，如涂覆一层纳米材料、改变表面化学性质等，以提高气凝胶的性能。
5. 质量检测：对制备好的气凝胶进行质量检测，包括密度、孔径分布、热导率、力学强度等指标。
三、气凝胶制备中的关键问题1. 气凝胶的孔径大小与表面活性剂的浓度有关，需要在制备过程中精确调节。
2. 气凝胶的制备需要在无尘、无湿的条件下进行，否则会影响气凝胶的质量。
3. 气凝胶在干燥过程中需要避免过度干燥，否则会导致气凝胶的孔结构坍塌。
四、气凝胶的应用气凝胶具有轻质、高强度、低热导率、吸声隔音等优良性能，因此在以下领域得到广泛应用：1. 能源领域：气凝胶可以用于太阳能集热器、燃料电池等设备中，提高能源利用效率。
2. 环保领域：气凝胶可以用于油品吸附、水处理等方面，减少环境污染。
3. 航空航天领域：气凝胶可以用于制备轻质、高强度的航空材料，降低航空器重量，提高载重能力。
气凝胶具体应用气凝胶是一种具有超低密度和高孔隙率的高分子材料，具有优异的吸附性能、隔热性能和力学性能。
这使得气凝胶在各个领域都有着广泛的应用。
本文将重点介绍气凝胶在热隔断、吸附和催化领域的具体应用。
热隔断是目前气凝胶应用的重要领域之一。
由于气凝胶的低热导率和良好的隔热性能，它被广泛用于建筑物的保温隔热材料和航空航天领域的隔热材料。
在建筑领域，气凝胶被应用于墙体保温、屋顶隔热、地板保温等方面，可以有效地降低建筑物的能耗。
在航空航天领域，气凝胶被应用于航天器的隔热，可以有效地减少航天器在大气层进入和离开过程中的热量损失，提高航天器的载荷能力。
吸附是气凝胶另一个重要的应用领域。
气凝胶具有很大的表面积和多孔结构，这使得它具有优异的吸附性能，可以用于气体和液体的吸附。
在环境领域，气凝胶被用于空气净化和水处理。
气凝胶吸附甲醛、苯等有害气体，可以净化室内空气，改善人们的生活环境。
在水处理方面，气凝胶被用于吸附有害物质如重金属离子、有机污染物等，可以净化水源，保护人民的健康。
催化是气凝胶的另一个重要应用领域。
气凝胶具有高比表面积和均匀多孔结构，这使得它作为催化剂具有非常优异的催化性能。
气凝胶被应用于颗粒污染物的催化降解、有机合成反应和废水处理等方面。
在颗粒污染物催化降解方面，气凝胶能够将颗粒污染物吸附到表面，并通过催化反应将其转化为无害物质。
在有机合成反应方面，气凝胶作为催化剂的载体，可以提高反应的效率和选择性。
在废水处理方面，气凝胶作为催化剂的吸附剂，可以吸附有害物质，并通过催化反应将其降解为无害物质。
除了以上所述的领域，气凝胶还有许多其他的具体应用，如声学隔离、电池隔热、医药领域等。
气凝胶在声学隔离方面的应用可以有效地减少声音的传播和反射，从而改善噪音环境。
在电池隔热方面，气凝胶可以减少电池的热量损失，提高电池的效率和寿命。
在医药领域，气凝胶可以用于药物的缓释和生物医用材料的制备。
综上所述，气凝胶具有广泛的应用前景。
气凝胶的发展与应用气凝胶（aerogel）是一种固体物质形态，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，气凝胶是世界上密度最小、孔径为纳米量级的固体，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。
其种类繁多，主要有硅系、碳系、硫系、金属氧化物系、金属系等。
1气凝胶的发展历史早在1931年，美国加州太平洋大学的Steven S.Kistler就通过超临界干燥方法成功制备出二氧化硅气凝胶。
但因其制造成本高昂、易碎性，一直被局限在实验室中。
20世纪70年代，法国Teichner研究组开创了高品质气凝胶的快速制备方法，之后欧洲诸国如瑞典、德国掀起了气凝胶研发的高潮。
1999年，美国宇航局的喷气推进实验室为“星尘”号太空探测器配备了尘埃收集装置，内部填充气凝胶，用以捕获彗星尾部中高速的宇宙尘埃样品。
2001年，美国宇航局下的Aspen Aerogel公司成立，并开启了气凝胶作为超级绝热材料商业化的热潮。
2002年，Aspen Aerogel公司生产出了一种耐受性和柔韧性更强的气凝胶复合材料，被用到制作太空服的隔热保温衬里，随即垄断了全球气凝胶的生产。
该气凝胶衬里只有18毫米的厚度，就足以帮助宇航员隔绝1300摄氏度的高温和零下130摄氏度的超低温。
也正因为此，气凝胶的英文名为“aerogel”（意为：飞行的凝胶）。
2004年，个别国内从事气凝胶材料产业化的企业成立并研发推出了气凝胶成品。
这项发现之后，随着加入到这个领域的研究人员的增加，气凝胶科学技术有了快速发展。
下面是一些著名的成果：(1) 20世纪80年代初期，粒子物理学家认识到SiO2气凝胶将是制造切仑科夫(Cherenkov)探测器的理想介质材料，试验需要大量的透明SiO2气凝胶。
他们使用TMOS方法，制造了两个大探测器:一个是在德国汉堡的DESY(Deutsches Elektronen Synchrotron)实验室的TASSO探测器，使用了1700升SiO2气凝胶；另一个是欧洲粒子物理研究所(CERN)制造的探测器，使用了由瑞典兰德大学(University of Lund)制备的1000升Si02气凝胶。
气凝胶复合材料气凝胶复合材料是一种新型的功能性材料，具有低密度、高孔隙率、优异的绝热性能和良好的吸附性能。
它由气凝胶和其他材料复合而成，可以广泛应用于隔热保温、吸附分离、储能储氢等领域。
本文将对气凝胶复合材料的制备方法、性能特点和应用前景进行介绍。
首先，气凝胶复合材料的制备方法多样，常见的包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、模板法等。
溶胶-凝胶法是目前应用最为广泛的一种制备方法，通过溶胶的凝胶化过程形成气凝胶，然后与其他材料进行复合，得到气凝胶复合材料。
超临界干燥法则是利用超临界流体将溶胶中的溶剂去除，形成气凝胶，再与其他材料进行复合。
模板法则是在模板的作用下制备气凝胶，然后将其与其他材料复合，得到气凝胶复合材料。
这些方法各有特点，可以根据具体需求选择合适的制备方法。
其次，气凝胶复合材料具有许多优异的性能特点。
首先，它具有极低的密度和高孔隙率，使其具有极佳的隔热保温性能，可以有效减少能源消耗。
其次，气凝胶复合材料具有优异的吸附性能，可以用于吸附分离领域，如废水处理、气体分离等。
此外，气凝胶复合材料还具有良好的力学性能和化学稳定性，可以应用于储能储氢领域。
因此，气凝胶复合材料在环保、能源、化工等领域具有广阔的应用前景。
最后，气凝胶复合材料的应用前景十分广阔。
在建筑领域，它可以用于建筑保温材料，减少能源消耗。
在环保领域，它可以用于废水处理、废气处理等。
在新能源领域，它可以用于储能材料、储氢材料等。
因此，气凝胶复合材料将会成为未来材料领域的研究热点，有望在多个领域得到广泛应用。
综上所述，气凝胶复合材料具有制备方法多样、性能优异、应用前景广阔等特点，是一种具有巨大发展潜力的新型功能性材料。
随着科技的不断进步和人们对环保、节能的重视，相信气凝胶复合材料将会在未来得到更广泛的应用和发展。
气凝胶的用途范围
气凝胶是一种新型高分子材料，具有轻质、高强、良好的隔热隔音
性能。
它也具有一系列广泛的应用领域。
以下是气凝胶的使用范围：1. 建筑领域
气凝胶具有卓越的隔热性能和隔音效果，因此广泛应用于建筑领域。
它可以作为建筑物外墙保温材料、地板保温材料、屋顶保温材料、门
窗保温材料和管道保温材料等。
气凝胶的使用可以提高建筑物的能源
利用效率，降低使用能源的成本和对环境的影响。
2. 航空航天领域
气凝胶具有非常轻的重量和良好的隔热性能，非常适合航空航天领域。
它可以用于飞机和航天器的隔热层、热保护罩、液氢瓶绝热层和液氧
瓶绝热层等。
使用气凝胶可以提高航空航天器的飞行性能和安全性能。
3. 机械制造领域
气凝胶可以作为机械制造领域的高性能密封材料，例如密封件、精密
元件和高温元件等。
气凝胶的使用可以提高机械零件的使用寿命和耐
热性能。
4. 电子领域
气凝胶可以作为电子制造领域的高性能绝缘材料，例如电缆套管、电路板、变压器绝缘材料等。
气凝胶的使用可以提高电子产品的可靠性和耐久性。
5. 医疗领域
气凝胶可以用于医疗领域的人造器官和组织工程等方面。
例如，可以使用气凝胶材料制造人工肝脏、人工心脏、人工肺、人工肾等，还可以使用气凝胶制造生物工程中的支架材料。
总之，气凝胶的使用范围十分广泛，覆盖了建筑、航空航天、机械制造、电子以及医疗等多个领域。
二氧化硅气凝胶应用
二氧化硅气凝胶是一种高分子化合物，具有较强的吸附性能和稳定性，被广泛应用于许多领域。
在建筑领域中，二氧化硅气凝胶可用于保温、隔音和防火。
由于其具有优异的保温性能，可以用于建筑物的外墙和屋顶保温。
同时，它也具有良好的隔音效果，被广泛应用于机房、音乐厅等场所。
此外，二氧化硅气凝胶还能够抑制火焰蔓延，因此也可以用于防火墙的制作。
在环保领域中，二氧化硅气凝胶可用于处理废水和废气。
由于其高吸附能力，可以有效地去除废水和废气中的污染物质，净化环境。
在生产加工领域中，二氧化硅气凝胶可作为催化剂和干燥剂。
由于其具有较大的比表面积和孔隙结构，可以作为催化剂用于化学反应中，提高反应速率和效率。
同时，由于其良好的吸湿性，也可以作为干燥剂用于湿度控制和产品干燥。
总之，二氧化硅气凝胶是一种多功能化合物，具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和研究的深入，其应用领域也将不断扩大。
- 1 -。
气凝胶被子好吗气凝胶是一种由特殊的纳米级高分子材料聚合而成的固体。
在低温下仍然具有优异的物理化学性能，特别是高强度方面具有特殊性能。
气凝胶纤维被具有极好的吸湿性和防潮性，同时有较高温度及较长循环使用寿命。
"在低温下也能保持纤维不变、永久保持其结构。
同时，气凝胶非常柔软，在潮湿环境下，它能保持几个小时的不褪色和干燥，这是其他纤维制品所无法比拟的。
不会产生潮湿闷热和潮湿。
而气凝胶被子是用纳米级材料制成的具有吸湿效果的可被包裹在里面并膨胀起来的一种新型材料。
不仅可以保持被子舒适，而且还可以减少噪音，使人保持愉悦心情，调节身体平衡。
可直接吸收身体内部产生的热量并排出体外。
因此气凝胶被广泛应用于家庭、酒店、公司、办公室、宾馆、会议室等场所。
一、保暖性能好冬季的时候，被子的保暖效果已经不能满足我们日常生活所需了。
如果再加上太冷或是太热了，我们就会感到寒冷刺骨。
因此挑选被子的时候一定要注意保暖性能。
气凝胶被子不会像其他被子一样产生回“冷”的效果，因此在冬天保暖效果是非常不错的。
而且通过加热之后还可以产生很好的呼吸效应，所以在冬季可以保持更好的睡眠质量。
同时气凝胶在制造过程中加入了具有抗菌作用活性材料纤维，这种纤维能够有效地杀死人体内的细菌和病毒。
因此在冬季使用这种被子在保暖层面上是非常不错的。
1、安全健康气凝胶棉被它的材料是非常健康安全的，所以很多人在选择气凝胶被子的时候会更加青睐于这种安全健康的被子产品。
气凝胶是一种由微细颗粒组成的生物凝胶，它的密度比较大，因此其本身所含的活性成分可以快速地通过人体的呼吸作用进入到体内从而达到很好的空气净化效果。
所以我们使用气凝胶被所产生的空气净化效果是非常不错的。
同时气凝胶还具有很好的透气性特点，其内部充满了气体并且它所产生的气压十分均匀并且具有非常高的导热系数及抗菌功能使得我们使用气凝胶被子就可以起到很好的通风及散热作用。
由于采用了纳米级的材料使其可以起到很好的吸湿透气性作用并且还能够有效地预防细菌病毒等多种病菌侵入人体体内而引发疾病。
气凝胶功能
气凝胶是一种重要的高分子材料，具有许多独特的功能。
其主要
功能包括以下几个方面：
1. 超轻无毒：气凝胶是一种非常轻的材料，具有极低的密度，通
常在0.003-0.3 g/cm3之间。
此外，气凝胶是一种无毒无害的材料，
对人体没有影响，非常安全。
2. 优异的保温性能：由于其非常低的热导率，气凝胶具有出色的
保温性能。
使用气凝胶做成的保温材料，可以减少能源消耗，提高能
源利用效率。
3. 消音减振：气凝胶的多孔结构可以吸收声波，从而起到一定的
消音减振效果。
因此，气凝胶被广泛应用于建筑和汽车等领域。
4. 防火阻燃：气凝胶具有良好的防火和阻燃性能。
在高温情况下，气凝胶不易燃烧，能够起到有效的防火作用。
5. 环保可持续：由于其无毒无害、可回收利用等特点，气凝胶被
视为一种环保可持续的材料。
因此，气凝胶被广泛应用于建筑、交通、能源等领域，推动了可持续发展。
mxene气凝胶制备方法（原创版3篇）《mxene气凝胶制备方法》篇1MXene 气凝胶的制备方法可以分为共价交联和非共价交联两种方式。
其中，共价交联是通过将MXene 纳米片与功能性分子进行化学反应，形成网络结构来制备气凝胶。
非共价交联则是通过物理吸附或氢键等非共价作用力将MXene 纳米片连接在一起，形成气凝胶。
一种常见的共价交联方法如下：首先将MXene 纳米片与三甲氧基硅丙烯酸酯（MPS）等有机硅化合物混合，然后在一定条件下进行反应，形成MXene/MPS 复合物。
接着将复合物与水分散剂混合，通过溶剂挥发和凝胶化过程，最终得到MXene 气凝胶。
非共价交联方法则可以采用类似于水凝胶制备的方法，将MXene 纳米片与水分散剂混合，通过调节pH 值、温度等条件，使MXene 纳米片之间的非共价作用力增强，从而形成气凝胶。
《mxene气凝胶制备方法》篇2MXene 气凝胶的制备方法可以分为共价交联和非共价交联两种方式。
其中，共价交联是通过将MXene 纳米片与功能性分子进行化学反应，形成网络结构来制备气凝胶。
非共价交联则是通过物理吸附或氢键等非共价作用力将MXene 纳米片与其他成分结合在一起，形成气凝胶。
一种常见的制备MXene 气凝胶的方法是先将MXene 纳米片与聚乙烯醇（PVA）等聚合物分子混合，然后通过溶剂蒸发、冻干等方式将混合物制成气凝胶。
还可以通过将MXene 纳米片与硅胶、氧化铝等无机材料混合制备气凝胶。
此外，还可以通过将MXene 纳米片与水分子相互作用，制备出水凝胶。
《mxene气凝胶制备方法》篇3MXene 气凝胶的制备方法可以分为共价交联和非共价交联两种方式。
其中，共价交联的方式需要使用化学键将MXene 纳米片与凝胶网络连接起来，而非共价交联的方式则通过物理吸附或氢键等非共价作用力将MXene 纳米片与凝胶网络结合。
一种常见的共价交联MXene 气凝胶的制备方法是将MXene纳米片与含胺基团的聚合物（如聚乙烯亚胺）混合，然后在一定条件下进行交联反应，形成凝胶网络。
气凝胶 ── 一种结构可控的新型功能材料
摘要: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，由于它特有的纳米多孔、三维网络结构，气凝胶具有许多独特的性能，尤其表现在高孔隙率、低密度、低热导率等方面，研究领域广泛,因而蕴藏着广阔的应用前景。
关键词：气凝胶；性质；研究领域；应用；结构控制
气凝胶简介：
气凝胶是世界上已知密度最低的人造发泡物质,是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体之一。
气凝胶问世于1931年，由斯坦福大学S.S.Kistler 利用临界干燥法将凝胶里的液体成分抽出。
这种方法会令液体缓慢地被脱出，但不至于使凝胶里的固体结构因为伴随的毛细作用被挤压破碎。
气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物系，金属系等。
用途广泛。
一般常见的气凝胶为硅气凝胶，但也有碳气凝胶存在。
目前最轻的气凝胶是由浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出的一种超轻气凝胶。
它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，拥有高弹性和强吸油能力。
这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度为每立方厘米0.16毫克，仅是空气密度的1/6。
气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量，有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。
这种新材料看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400摄氏度的高温。
它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。
硅气凝胶结构的形成:
硅气凝胶是典型的无机气凝胶之一,制备硅气凝胶的第一步是在TMOS(硅酸甲酯)或TEOS(硅酸乙酯)等有机硅中加入适量水和催化剂,使之发生水解反应
)1()(4)(424ROH OH S O H OR Si i +→+
式中R 为烷基,水解生成的硅酸再脱水缩聚,即
O H OH OS S OH H S i i i 234)()()0(2+→(2)
生成以≡Si—O—Si≡为主体的聚合物并形成网络构成凝胶。
缩聚反应开始前水解并不需要反应完全,部分水解的有机硅即可产生缩聚反应,同时,已经缩聚的硅氧链上未水解的部分可以继续水解。
水解和缩聚的反应速率是控制凝胶结构的重要因素。
在pH=2～5范围内水解速率较快,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,最终将形成聚合物状、弱交联、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,即氧化硅的溶解度增大,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集体。
研究领域：
1．在强激光研究方面，气凝胶纤细的纳米多孔网络结构、巨大的比表面积、结构介观尺度上可控，成为研制新型低密度靶的最佳候选材料。
2．在作为隔热材料方面，硅气凝胶的折射率接近1，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光，并阻止环境温度的红外热辐射，成为一种理想的透明隔热材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。
通过掺杂的手段，可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导。
3．由于硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。
4．在环境保护及化学工业方面，纳米结构的气凝胶还可作为新型气体过滤，与其他材料不同的是该材料孔洞大小分布均匀，气孔率高，是一种高效气体过滤材料。
由于该材料特别大的比表而积，气凝胶在作为新型催化剂或催化剂的载体方而亦有广阔的应用前景。
5．在储能器件方而，有机气凝胶经过烧结工艺处理后将得到碳气凝胶，这种导电的多孔材料是继纤维状活性碳以后发展起来的一种新型碳素材料，它具有很大的比表面积和高电导率。
如在其微孔洞内充入适当的电解液，可以制成新型可充电电池，它具有储电容量大、内阻小、重量轻、充放电能力强、可多次重复使用等优异特性。
6．在材料的量子尺寸效应研究方面，由于硅气凝胶的纳米网络内形成量子点结构，化学气相渗透法掺Si及溶液法掺C60的结果表明，掺杂剂是以纳米晶粒的形式存在，并观察到很强的可见光发射，为多孔硅的量子限制效应发光提供了有力证据。
利用硅气凝胶的结构以及C60的非线性光学效应，可进一步研制新型激光防护镜。
7．此外，硅气凝胶是折射率可调的材料，使用不同密度的气凝胶介质作为切伦柯夫阀值探测器，可确定高能粒子的质量和能量。
因高速粒子很容易穿入多孔材料并逐步减速，实现“软着陆”，如选用透明气凝胶在空间捕获高速粒子，可用肉眼或显微镜观察被阻挡。
性质及应用范围：
1．热学性质与航天应用
气凝胶是一种轻质纳米多孔材料，其纤细的纳米多孔网络结构使其能够有效限制固态热传导和气态热传导；并且由于材料内部大部分气孔尺寸小于50nm，可以消除大部分热对流从而使对流传热大幅度降低。
室温常压下粉末气凝胶热导率低于0.02W/mK；块状气凝胶的热导率低于0.014W/mK，比静止的空气(0.022W/mK)绝热性能好，与当前使用的泡沫保温材料如聚氨酯(0.03W/mK) 也低得多，气凝胶的固态热导率比相应的玻璃态材料低2－3个数量级，可见气凝胶具有优异的绝热性能，是纳米孔超级绝热材料（在预定的使用条件下, 其导热系数低于“无对流空气”导热系数的绝热材料）的纳米孔载体。
目前，人们用粉末、块状或颗粒状气凝胶替代由弗里昂发制的聚氨酯泡沫作为绝热材料。
美国宇航局现在已经确定，在2018年火星探险时，宇航员们将穿上用新型气凝胶制造的宇航服。
该公司的资深科学家马克·克拉杰沃斯基说，只要在宇航服中加入一个18毫米厚的气凝胶层，那么它就能帮助宇航员扛住1300℃的高温和零下130℃的超低温。
“这是我见过的最有效的恒温材料。
”马克如是说。
66岁的鲍博·斯托克成为第一个用气凝胶建房子的英国人：“保温加热的效果非常好，我将空调的温度下降了5℃，结果室内的温度仍然非常舒适。
”登山者也对气凝胶的运用充满了希望。
英国登山家安尼·帕尔门特去年登珠峰时所穿的鞋子就是用气凝胶制成的，他的睡袋里也有一层这种新材料。
气凝胶在航天中的应用远不止这些，
美国国家宇航局的“星尘”号飞船正带着它在太空中执行一项十分重要的使命——收集彗星微粒。
2.光学性质与高能物理中的应用
许多气凝胶能够制成透明或半透明材料，如硅气凝胶。
气凝胶的折射率接近于1，对入射光几乎没有反射损失，能有效透过太阳光，并阻止环境的热红外辐射。
国外之所以把硅气凝胶称为“冻烟”，是因为硅气凝胶对透射光的红化现象及折射光呈现蓝色。
人们利用气凝胶介质此特性，最早用于切仑可夫探测器，与高压气体相比，其操作更简单且安全。
超低密度的气凝胶已经被用作轻质反射器背衬材料。
3.吸附性能与处理生态灾难
环保是新型气凝胶的第三个重要作用。
科学家们将气凝胶亲切地称为“超级海绵”，因为其表面有成百上千万的小孔，所以是非常理想的吸附水中污染物的材料。
美国科学家新发明的气凝胶现在居然能吸出水中的铅和水银。
据这位科学家称，这种气凝胶是处理生态灾难的绝好材料。
结语：气凝胶的安全性取决于其制造的物质成分。
若其组成成分中含有致癌物质或毒素，那胶体也会因此具有致癌性以及毒性。
目前以硅为基本材质的气凝胶还未发现具有致癌或含毒的性质。
不过硅气凝胶会刺激人的眼睛、皮肤、呼吸道和消化系统，并且一旦接触会造成皮肤黏膜的干涩。
因此建议当持着硅凝胶时最好配备着护目镜以及手套以避免受到伤害。
另外气凝胶结构控制手段不完善和生产成本高是限制气凝胶商业化生产及应用的重要因素,因此,应进一步深入研究气凝胶结构控制机理,改善气凝胶孔结构及结构单元尺寸的均匀性并提高凝胶机械强度以适应不同的高科技要求。
参考文献：
百科百度
华中科技大学硕士学位论文
长城网资讯十点钟第二八三期
大连理工大学炭资源综合利用开放实验室.辽宁大连116012。
