中國粉體網訊 21世紀是科學技術蓬勃發展的時代，新材料產業作為我國重要的戰略性新興產業，一直是人們關注的焦點之一。新材料產業的戰略性主要體現在新材料能夠帶動傳統產業的升級和改革，同時新材料具有傳統材料無法比擬的優異性能，新材料產業作為工業發展中的基礎性工業為制造業提供原材料，能夠推動制造業的發展和升級。
近年來，我國一直在加強對納米新材料的研究，氣凝膠材料作為納米新材料的一種受到了社會各界的廣泛關注。
近日，勝利油田勝利石油工程技術研究院稠油所研究的“氣凝膠隔熱管研制”項目通過中國石化科技部組織的鑒定委員會的驗收鑒定，勝利油田首次實現氣凝膠隔熱管工業化生產。那么究竟什么是氣凝膠呢？
氣凝膠，也稱為干凝膠，密度僅為空氣密度的2.75倍，是世界上密度最小的固體。氣凝膠按照其組成不同可以分為碳系，硅系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等。但是目前開發和應用最成熟的是硅系氣凝膠——二氧化硅氣凝膠。
1931年美國科學家基斯特勒（Kistler）將水玻璃水解首次制備出二氧化硅氣凝膠，但是氣凝膠材料引起專家學者的廣泛關注是在1970年。直到最近20年,氣凝膠理論知識和工藝才逐漸發展完善起來。
二氧化硅氣凝膠的制備
氣凝膠的制備工藝反應時間長，步驟繁瑣。具體步驟為：
二氧化硅氣凝膠的生產工藝中溶膠-凝膠過程和干燥過程尤為重要。目前制備二氧化硅氣凝膠的前驅體有硅醇鹽類、水玻璃、多聚硅氧烷、硅溶膠、谷稻殼類等。將前驅體分散于溶劑中使其水解成某種活性單體，這些單體再經過聚合形成溶膠，靜置形成凝膠即為溶膠-凝膠過程。
以正硅酸脂為前驅體，反應方程式為：
水解 Si(OC2H5)4+4H2O → Si(OH)4+4C2H5OH
縮聚 2Si(OH)4 → (OH)3Si-O-Si(OH)3+H2O
二氧化硅氣凝膠的干燥是將凝膠中的大部分溶劑除去，使凝膠中的空間網狀結構中充滿的介質是氣體的過程。根據二氧化硅氣凝膠干燥時的條件差異，將干燥技術分為超臨界干燥法、常壓干燥法、壓力介于超臨界壓力和常壓之間的干燥工藝和冷凍干燥法。超臨界干燥法是應用最早也是較為成熟一種干燥方法，但是由于超臨界干燥需要高溫高壓的條件，設備復雜，危險性大且耗能高等缺點，所以目前干燥技術的研究方向主要為常壓干燥技術和冷凍干燥技術。
二氧化硅氣凝膠的應用
二氧化硅氣凝膠材料已經逐漸從實驗室的研發階段步入工業化應用階段，但是其生產成本高，生產規模小，導致其應用規模和應用領域受限。目前，二氧化硅氣凝膠的應用主要集中在保溫隔熱領域，軍事領域和航空航天領域。
盡管二氧化硅氣凝膠具有良好的隔熱性、隔音性、非線性光學性質、過濾與催化性質和折射率可調性等性能。但是二氧化硅氣凝膠除了在保溫隔熱領域應用較好以外，其他方面的性能應用還沒有很好的開發出來，未來二氧化硅氣凝膠的發展方向為：低成本、規模化、輕量化、復合化和柔性化。
總結
氣凝膠被稱為“改變世界的神奇材料”、“終極保溫絕熱材料”和“超級海綿”。基于氣凝膠具有很多神奇的特性，未來具有很大的應用空間和發展前景。在對氣凝膠近八十多年的研究后，氣凝膠的生產工藝趨于成熟。在大幅度降低生產成本后，氣凝膠在民用領域會逐漸取代傳統材料，沉淀已久的新材料氣凝膠即將迎來應用爆發期。
