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、無堿超細(xì)玻璃纖維、多晶莫來石纖維、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，在氣凝膠中沒有空氣對流，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。目前國內(nèi)外對于碳化物氣凝膠的研究還相對較少，特別是對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，對于其作為高效隔熱材料的研究也較為匱乏，僅限于對該材料的制備與表征。