一、氣凝膠有什么特點(diǎn)

1、孔隙率很高，可高達(dá)99.8%。

2、納米級(jí)別孔洞（20～100nm）和三維納米骨架顆粒（2～5nm）。

3、高比表面積，可高達(dá)1000m2/g。

4、低密度，可低至0.003g/cm3。

5、氣凝膠獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了其具有極低的熱導(dǎo)率，常溫下可以低至0.013W/（m·K）。

6、強(qiáng)度低，脆性大，由于其比表面積和孔隙率很大，密度很低，導(dǎo)致其強(qiáng)度很低。

由于這些出色的特性，氣凝膠被期許為“改變世界的神奇材料”，在熱學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、微電子、催化、航空航天、節(jié)能建筑等領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

二、氣凝膠的種類有哪些

氣凝膠可分為無(wú)機(jī)氣凝膠、有機(jī)氣凝膠、混合氣凝膠和復(fù)合氣凝膠。常見的氣凝膠主要是硅氣凝膠、碳?xì)饽z和二氧化硅氣凝膠，新進(jìn)發(fā)展的氣凝膠主要是氧化石墨烯氣凝膠、富勒烯氣凝膠和纖維/二氧化硅氣凝膠。

目前市場(chǎng)上常見的以及研究較多的可分為氧化物氣凝膠材料、炭氣凝膠材料（耐高溫性可達(dá)3000℃）和碳化物氣凝膠材料。

1、氧化物氣凝膠材料

氧化物氣凝膠材料在高溫區(qū)（＞1000℃）容易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變及顆粒的燒結(jié)，其耐溫性相對(duì)較差，但是其在中高溫區(qū)（＜1000℃）具備較低的熱導(dǎo)率。氧化物氣凝膠材料主要有SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、CuO等。

1）SiO2氣凝膠材料

SiO2氣凝膠是目前隔熱領(lǐng)域研究最多也是較為成熟的一種耐高溫氣凝膠，其孔隙率高達(dá)80%~99.8%，孔洞的典型尺寸為1~100nm，比表面積為200~1000m2/g，而密度可低達(dá)3kg/m3，室溫?zé)釋?dǎo)率可低達(dá)12mW/（m·K）。SiO2氣凝膠材料通常是將與紅外遮光劑以及增強(qiáng)體進(jìn)行復(fù)合，以提高SiO2氣凝膠的隔熱和力學(xué)性能，使其既具有實(shí)用價(jià)值的納米孔超級(jí)絕熱材料，同時(shí)還兼有良好的隔熱和力學(xué)性能，主要應(yīng)用于航空航天、軍事、電子、建筑、家電和工業(yè)管道等領(lǐng)域的保溫隔熱。常用的紅外遮光劑有碳化硅、TiO2（金紅石型和銳鈦型）、炭黑、六鈦酸鉀等；常用的增強(qiáng)材料有陶瓷纖維、無(wú)堿超細(xì)玻璃纖維、多晶莫來(lái)石纖維、硅酸鋁纖維、氧化鋯纖維等。

2）ZrO2氣凝膠材料

與SiO2氣凝膠材料相比，ZrO2氣凝膠的高溫?zé)釋?dǎo)率更低，更適宜于高溫段的隔熱應(yīng)用，在作為高溫隔熱保溫材料方面具有極大的應(yīng)用潛力。ZrO2氣凝膠材料的孔徑小于空氣分子的平均自由程，在氣凝膠中沒(méi)有空氣對(duì)流，孔隙率極高，固體所占的體積比很低，使氣凝膠的熱導(dǎo)率很低。目前關(guān)于ZrO2氣凝膠應(yīng)用于隔熱領(lǐng)域的報(bào)道還比較少，研究者主要致力于ZrO2氣凝膠制備工藝的研究。

3）Al2O3氣凝膠材料

氧化鋁氣凝膠材料具有納米多孔結(jié)構(gòu)、使其具有更輕質(zhì)量、更小體積達(dá)到等效的隔熱效果，同時(shí)具有高孔隙率、高比表面積和開放的織態(tài)結(jié)構(gòu)，在催化劑和催化載體方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。氧化鋁氣凝膠還可用作高壓絕緣材料，高速或超速集成電路的襯底材料，真空電極的隔離介質(zhì)以及超級(jí)電容器。

2、炭氣凝膠與碳化物凝膠材料

炭氣凝膠最大的特點(diǎn)就是其在惰性及真空氛圍下高達(dá)2000℃的耐溫性，石墨化后耐溫性能甚至能達(dá)到3000℃，而且炭氣凝膠中的炭納米顆粒本身就具備對(duì)紅外輻射極好的吸收性能，從而產(chǎn)生類似于紅外遮光劑的效果，因此其高溫?zé)釋?dǎo)率較低。但是在有氧條件下，炭氣凝膠在350℃以上便發(fā)生氧化，這使得其在高溫隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用受到了極大地限制。隨著SiC、MoSi2、HfSi2、TaSi2等高抗氧化性涂層的發(fā)展，在炭氣凝膠材料表面涂覆致密的抗氧化性涂層，阻止氧氣的進(jìn)一步擴(kuò)散，將使該材料具備極大的應(yīng)用前景。

碳化物材料具備極好的抗氧化性能，但是其本身熱導(dǎo)率較高，將其制成含有三維立體網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的氣凝膠，可以極大地降低材料的熱導(dǎo)率，進(jìn)一步提高材料的隔熱性能。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于碳化物氣凝膠的研究還相對(duì)較少，特別是對(duì)于成形性良好的塊狀碳化物氣凝膠的研究尚處于初始階段，對(duì)于其作為高效隔熱材料的研究也較為匱乏，僅限于對(duì)該材料的制備與表征。