前面幾個專題談了關(guān)于氣凝膠的相關(guān)知識，包括應(yīng)用領(lǐng)域和前景，今天談?wù)勂渲谱鞣椒ā?/p>

二氧化硅氣凝膠是目前應(yīng)用最為廣泛的氣凝膠之一。它是由二氧化硅粒子構(gòu)成的，具有多維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔隙率在90%左右。二氧化硅氣凝膠在保溫隔熱、催化載體、吸附清潔、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

制備二氧化硅氣凝膠的方法較多，根據(jù)采用的硅源材料、凝膠工藝、所用的疏水劑、干燥劑等的不同，致使制備二氧化硅氣凝膠的技術(shù)千差萬別。

這里主要介紹用四乙氧基硅烷作為硅源制作二氧化硅氣凝膠的方法。

四乙氧基硅烷是制備二氧化硅最常用的前驅(qū)體，以此作前驅(qū)體制備的氣凝膠產(chǎn)品純度高，產(chǎn)品質(zhì)量好品，被廣泛采用。

二氧化硅氣凝膠制作過程大致分為：凝膠、老化、干燥、改性等幾個步驟，或者交叉使用。

凝膠：

其反應(yīng)方程式為：

水解：Si(OC₂H₅)₄+4H₂O→Si(OH)₄+4C₂H₅OH

縮聚：2Si(OH)₄→(OH)₃Si-O-Si(OH)₃+H₂O

老化：

凝膠老化是不均勻凝膠粒子的溶解和再次縮聚的過程。在二氧化硅氣凝膠溶膠-凝膠過程中，二氧化硅次級粒子間連接鍵較少，只有少數(shù)硅氧鍵將次級粒子連接在一起。經(jīng)過凝膠顆粒的溶解和再次縮聚，可以增加次級粒子間的連接，同時獲得更大的團聚粒子，達到增強氣凝膠骨架的效果。凝膠老化一般是將凝膠浸泡在原始溶膠的醇/水混合物中。

干燥：

二氧化硅氣凝膠的制備過程中要將二氧化硅氣凝膠孔隙中的溶劑除掉，同時要保證孔隙結(jié)構(gòu)不受毛細管力破壞，保持孔隙結(jié)構(gòu)的完整性。

超臨界干燥技術(shù)是防止干燥過程中凝膠破裂的最有效的方法之一，此方法通過對壓力和溫度的控制，使溶劑在干燥過程中達到其本身的臨界點，完成液相至氣相的超臨界轉(zhuǎn)變。由于干燥過程中的溶劑無明顯表面張力，在濕凝膠向氣凝膠轉(zhuǎn)變的過程中，可以避免或減少干燥時因溶劑表面張力導(dǎo)致的體積大幅收縮或開裂，從而制得保持濕凝膠原有形狀和結(jié)構(gòu)的氣凝膠。

常壓干燥是選用一種低表面張力的溶劑浸潤二氧化硅氣凝膠，并通過表面改性使氣凝膠表面呈現(xiàn)疏水性，在干燥過程中溶劑揮發(fā)時產(chǎn)生較低的毛細管力，不破壞氣凝膠的網(wǎng)絡(luò)孔隙，對其收縮影響降到最低，最終達到干燥的效果。

與超臨界干燥相比，常壓干燥設(shè)備簡單便宜，只要技術(shù)成熟即能進行連續(xù)性及規(guī)?；a(chǎn)。但是，常壓干燥時，孔隙中流體的遷移會使液體產(chǎn)生毛細管力，從而導(dǎo)致氣凝膠結(jié)構(gòu)的收縮和坍塌。

改性

氣凝膠材料本身具有強度低、脆性高的缺點，為了克服這一缺點，需要對氣凝膠材料進行改性。目前氣凝膠材料改性最常用的方法就是摻雜，即加入摻雜劑或者增強／增韌材料，制備復(fù)合氣凝膠材料。

復(fù)合氣凝膠材料的制備方法通常有兩種：一種是在凝膠過程前加入摻雜材料；另一種是先制備氣凝膠顆?；蛘叻勰偌尤霌诫s材料和黏結(jié)劑，經(jīng)模壓或注塑成型制成二次成型的復(fù)合體。常用的摻雜材料有玻璃纖維、莫來石纖維、巖棉、硅酸鋁纖維等。摻雜材料種類的選擇主要依氣凝膠復(fù)合材料的應(yīng)用目的而定。