无机杂化气凝胶的制备、性能及优势介绍

伴随材料科学领域的快速发展，各类新型功能材料不断涌现，为各行各业的技术变革提供了必要的保障与支撑。气凝胶作为一种拥有卓越性能及特殊结构的轻质多孔材料被广泛应用于节能环保、航空航天以及生物制药等领域。

其中，无机杂化气凝胶是气凝胶的重要类型，它可以依托整合有机与无机材料的优势特性，弥补单一材料在性能上的劣势，满足各行各业在材料领域的需求。因此，为进一步推进我国科技发展及技术进步，我们有必要探究无机杂化气凝胶的特点及优势，以赋能相关领域的创新突破及技术迭代更新。

1 无机杂化气凝胶介绍

无机杂化气凝胶是一种由有机成分及无机成分通过物理或化学方式反应而成的气凝胶材料。它并非两种物质的简单混合，而是通过反应，使两种成分在性能及结构上形成协同作用，从而打造出拥有全新特点及性能的新型材料。

从构成成分看，无机杂化气凝胶中的有机成分主要以环氧树脂、聚酰亚胺、聚氨酯为主，它们能有效提升材料的柔韧性。而无机材料则包括氧化锆、氧化铝、二氧化硅等氧化物，确保材料拥有较强的机械强度、化学及热稳定性。

从制备流程看，其需要经过溶胶、凝胶、老化及干燥等环节。其中溶胶-凝胶过程需要将无机或有机前驱体置于特定环境下进行反应，形成溶胶体系，随后通过加人交联剂或调节温度、PH值等方式，使体系凝胶化形成凝胶。

为提高其凝胶稳定性，需要静置数小时或数天(老化)。当凝胶的网络结构足够稳定时，则需要运用冷冻干燥法、超临界干燥法以及常压干燥法对其进行干燥处理，去除凝胶中的溶剂，使气凝胶拥有多孔结构，有效提升各项性能。伴随材料科学的快速发展，无机杂化气凝胶制备技术也将得到进一步改进，通过运用多种数字技术及信息技术，能有效提高材料制备的效率。

2 无机杂化气凝胶的基本特点

无机杂化气凝胶是一种集无机物及有机物优势的新型材料，拥有独特的微观结构、优异的性能表现及较高的可调控性特点。

首先是独特的微观结构。无机杂化气凝胶由于构成成分及制备过程的独特性，具备了典型的多孔网状结构。它的孔隙率较高，普遍在80%-99.8%之间，且多为纳米级别的介孔和微孔，因而其比表面积较高，能够达到几百平方米每克，可以让无机杂化气凝胶本身拥有较为丰富的活性位点。

其次是性能表现。无机杂化气凝胶拥有轻质、隔热、稳定及机械性能强等优异性能：

• (1)轻质。由于无机杂化气凝胶孔隙率极高且分布均匀，所以它密度较小，是当前已知最轻的固体材料之一，能够广泛应用于建筑、航空航天等领域。

• (2)隔热。无机杂化气凝胶拥有纳米级的孔隙结构，可以有效阻断热能传递，无论是热辐射还是热对流或者热传导，它都发挥出良好的隔热性能。

• (3)稳定性。无机杂化气凝胶是无机与有机成分经分子级反应而形成的新型材料，而无机成分的存在使其拥有较强的“耐碱”“耐酸”“耐有机溶剂”等特性，甚至可以在较为恶劣的化学环境中实现性能及结构的稳定。

• (4)机械性能。无机杂化气凝胶通过科学的杂化设计，具备了较高的柔韧性及机械强度，不易碎裂，且能承受一定的弯曲及压力可以为其拓展应用维度提供必要的基础和支持。

• (5)可控性。在无机杂化气凝胶制备中，人们可通过改变其有机成分或无机成分的比重、类别，调控其性能及结构，譬如，改变干燥条件，能对孔隙分布带来影响;而改变有机或无机成分的比例，则能调控其“密度”“孔隙率以及“机械性能”

3 无机杂化气凝胶的主要优势

无机杂化气凝胶由于拥有丰富且显著的材料学特征，因而在性能、应用及成本上具有明显优势。

首先是性能优势。无机杂化气凝胶不仅拥有有机成分的加工性能、柔韧性能，也拥有无机材料的机械性能及稳定性能。同时，与单纯的无机气凝胶、有机气凝胶相比，其“稳定性”“机械性”“柔韧性”都相对较高。且在长期使用过程中，无论环境如何恶劣，如高温、潮湿等，它的结构及性能都相对稳定。

其次是应用优势。无机杂化气凝胶凭借其性能优势被广泛应用于建筑、能源、环保及航空航天等领域。如在航空航天领域，其被用作航天器的隔热材料，不仅隔热性能优异，而且材质轻薄；在环保领域，其能发挥空气净化、废水处理等作用，利用其超高比表面积吸附各种污染物。

最后是成本优势。在无机茶化气凝胶制备中，所需要的无机及有机前驱体都相对便宜，制备工艺虽复杂但整体成本较低，因此性价比较高，能被广泛应用于社会各领域，满足不同应用场景的要求。特别在技术创新迭代中，无机杂化气凝胶可凭借其性能优势、应用优势、成本优势，满足技术发展的诸多需求，提高技术创新的实效性。

无机杂化气凝胶是一种拥有优异性能、典型结构及广泛应用场景的新型材料，可根据不同应用场景需求，发挥轻质、隔热、稳定及机械等作用，为我国科技创新及相关领域的高质量发展提供支持。随着时代发展，无机杂化气凝胶的制备工艺有望得到优化及创新，使其性能优势、工艺特色更加鲜明，并应用至更广泛、更新型的领域中。

来源：沈凡宸,崔健,闫业海,.无机杂化气凝胶的制备、性能及优势研究【J】.有机硅材料,2025,(05):104.

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     议题方向  

序号	拟定议题（包括但不限于）
1	双碳战略下气凝胶需求模式的改变与应对措施
2	新型气凝胶材料在建筑节能领域的应用
3	耐高温气凝胶隔热材料的研发进展
4	常压干燥制备SiO2气凝胶及其在隔热涂层的应用
5	玻璃纤维复合气凝胶毡性能研究及市场分析
6	SiO2气凝胶的结构调控与低成本制备方案介绍
7	气凝胶生产工艺及创新突破
8	气凝胶隔热垫封装工艺与关键材料设备
9	硅基/碳基气凝胶材料的制备
10	生物质气凝胶的制备、表征及其应用前景
11	纤维气凝胶仿生结构设计及性能调控机制研究
12	气凝胶薄膜精细涂布工艺及关键产线介绍
13	气凝胶纤维复合隔热材料的制备及性能研究
14	不同气凝胶产品的视觉检测方案
15	高阻燃气凝胶用于新能源汽车电池系统防火
16	碳纤维/石墨烯气凝胶复合材料的制备及传感性能研究
17	气凝胶新材料在能源化工领域的应用
18	气凝胶多孔材料赋能雾化产业发展
19	用于智能热防护系统气凝胶
20	气凝胶封装膜双面胶在新能源中的应用
21	建筑领域气凝胶需求展望
22	气凝胶在海洋能源/环保/装备领域的应用需求

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