氣凝膠的分類與制備方法介紹

氣凝膠，英文aerogel又稱為干凝膠。當凝膠脫去大部分溶劑，使凝膠中液體含量比固體含量少得多，或凝膠的空間網狀結構中充滿的介質是氣體，外表呈固體狀，這即為干凝膠，也稱為氣凝膠。

氣凝膠按其組分，可分為單組分氣凝膠，如SiO2，Al2O3，TiO2，炭氣凝膠（有機氣凝膠炭化后得到）等；多組分氣凝膠，如SiO2/Al2O3，SiO2/TiO2等。最典型的研究最多的氣凝膠是單組份的SiO2氣凝膠和炭氣凝膠（有機氣凝膠）。

目前 SiO2氣凝膠的制備方法主要包括超臨界干燥和常壓干燥兩種方式。

1、超臨界干燥

超臨界法制備的 SiO2氣凝膠性能較為優異，設備復雜昂貴、干燥工藝耗能高。隨著近年國產設備制造水平的提升，超臨界法制備氣凝膠的成本逐步降低，設備的可靠性大幅提升，這讓此方法的實用性大大增加。

由我司自主研發的超臨界干燥儀具有工藝流程控制精準，實驗效果佳，集成化程度高，外觀精美等優點，走在國產化儀器前段，極大程度的實現了進口儀器平替化。

2、常壓干燥

常壓干燥制備 SiO2氣凝膠無需大量設備，可操作性強、安全環保，為SiO2氣凝膠的大規模工業化生產提供了可能；但目前報道的常壓制備工藝繁瑣，以水玻璃作為前驅體為例，依次順序涉及離子置換、溶膠-凝膠過程、表面疏水化修飾、多梯度溶劑置換、干燥等過程，其生產制備周期耗時長，并且生產中耗費大量溶劑，且多種溶劑混合，回收分離困難，增加了產品的成本，從而限制了氣凝膠的工業化大規模制備和廣泛應用。