二氧化硅气凝胶到底什么样？有人见过么？

二氧化硅气凝胶到底什么样？有人见过么？

二氧化硅气凝胶由于具有低导热性（<20.0mW/m·K），介电常数（<1.7），折射率（<1.1）和高表面积（>1000.0m²/g）等独特性能，在许多方面上能够发挥作用。在所提出的所有应用中，作为隔热材料应用是最受人们关注的方向之一。

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二氧化硅气凝胶是目前隔热性能最好的固态材料，因其存在脆性，应用上一般会采取不同掺杂方法改进力学性能。目前相关产品的应用已涵盖科研、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，还可用于民用和工业的多种领域，以下是二氧化硅气凝胶的部分应用形式。

1、气凝胶毡

纤维增强法制备的复合材料一般称为气凝胶毡。目前，二氧化硅气凝胶毡最主要被应用在保温隔热建筑方面。相比起市场的岩棉、砌砖、纤维等传统的墙体保温材料，气凝胶毡不仅具有极好的保温性能，而且其也具有相应的机械强度，能够满足墙体保温的隔热和强度要求。更有甚者将二氧化硅气凝胶毡制成夹心结构，使其能够直接应用于外墙体保温。

2、隔热玻璃

目前中国是成为世界第一玻璃幕墙出产和使用大国，虽然有着出色的采光及美观优势，但玻璃幕墙因为吸热和反光的特点，同时也会造成建筑能耗过高。但如果在玻璃幕墙加入气凝胶，可在不影响玻璃原有采光及美观条件下，增加其建筑物隔热保温能力，降低玻璃幕墙建筑物的能耗。Jensen等曾利用多孔硅气凝胶填充玻璃中间层，发现隔热性能确实得到增强，从而展示了硅气凝胶窗广阔的市场前景，有望成为未来节能减排的一大利器。

2、隔热涂料/薄膜

目前关于气凝胶在涂料/薄膜领域的研究正逐步展开。涂料方面，中南大学的卢斌等曾将二氧化硅气凝胶与水性丙烯酸树脂混合制备玻璃用的隔热涂料，高淑雅等将二氧化硅气凝胶与环氧树脂混合制备了气凝胶的复合材料；薄膜方面，倪星元等曾制得金属铝膜与二氧化硅气凝胶复合的保温隔热薄膜，使其保温隔热效果提高了五倍。

2021年，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张学同研究员/王锦副研究员团队从具有进一步缩合反应的线性聚合物前体开始，通过环境压力干燥工艺成功地获得了具有自增强微结构和最小体积收缩率的超亲水性二氧化硅气凝胶，并且在低表面张力的情况下不使用任何添加剂溶剂。

通过APD方法合成了比表面积高达1065m2/g，孔体积高达2.17cm3/g，密度低至84mg/cm3的超亲水性二氧化硅气凝胶。所得的气凝胶构件纳米颗粒通过较粗的颈部而不是较细的颈部连接。此外，通过使用所得的超亲水性二氧化硅气凝胶微粒作为功能性生物试剂的载体，获得了基于PVA的生物启发性水凝胶，即使在极端恶劣的条件下，所得生物启发性水凝胶在-70°C下仍保持了柔韧性和粘合力。APD合成超亲水性二氧化硅气凝胶的方法可能会在该领域树立崭新的认知，而受生物启发的防冻和粘合水凝胶可能会在生物医学和生物电子学中找到有趣的应用。