杨 倩,滕 藤,刘 彤,张鹏宇,王冬梅,白锡庆,刘凤东

(天津市建筑材料科学研究院有限公司, 天津 300381)

二氧化硅气凝胶包含98%以上的空气和2%高度交联网络结构形式的固体二氧化硅[1-6]。二氧化硅气凝胶具有独特的纳米多孔结构，其低密度、在可见光中的高透光率、极低的热导率和较大的表面积，这些特性[7-17]使得二氧化硅气凝胶能够广泛应用于多种环境中，例如用于油中超级隔热系统[18-19]、溢油清理[20]和药物输送[21]，液体火箭推进剂[22]和催化剂载体[23]等。目前二氧化硅气凝胶是通过酸或碱催化剂进行水解和缩聚制备醇盐，经洗涤后再通过超临界干燥而成[24-26]。但是，超临界干燥过程很昂贵，而且因为高压釜进行干燥会招致高风险，因此低密度低导热气凝胶产量低。

此前，已有大量的工作研究了低密度 SiO2气凝胶[27-29]，周斌课题组以正硅酸乙酯为硅源，采用酸碱两步法，通过二氧化碳超临界干燥获得了密度约为 3.4 kg/m3的 SiO2气凝胶[30]。任洪波等[31-32]以 TEOS 为硅源制备了 SiO2湿凝胶，并将其在甲基三乙氧基硅烷溶液中进行老化以增强凝胶的韧性，通过溶剂交换和 CO2超临界获得了可加工的SiO2气凝胶。邓忠生等[33]通过 SEM、TEM、BET 等手段，研究了 5～50 kg/m3的 SiO2气凝胶的吸附性能。PRIMOUT等制备了 2 kg/m3和 5 kg/m3的 SiO2气凝胶，通过研究发现该低密度气凝胶能有效地提高 X 射线的转化效率[34]。由此可见低密度气凝胶在更广泛的领域内有更优异的性能，但目前以合理的成本实现高产量、低密度二氧化硅气凝胶规模化生产仍然是一个巨大的挑战。……