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。