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二氧化硅（SiO2）氣凝膠是一種防火隔熱性能非常優(yōu)秀的輕質(zhì)納米多孔非晶固體材料，具有低密度、低導(dǎo)熱系數(shù)、高孔隙率、高比表面積等優(yōu)異性能，在管道保溫隔熱、隔熱涂料、節(jié)能玻璃、管道防腐、吸附催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。SiO2氣凝膠的孔隙率高達(dá)80%～99.8%，孔洞的典型尺寸為1～100nm，比表面積為200～1 000m2/g，而密度可低達(dá)3kg/m3，室溫下導(dǎo)熱系數(shù)可低至0.012W/（m·K），比空氣的導(dǎo)熱系數(shù)還低。正是由于這些特點(diǎn)使SiO2氣凝膠材料在熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、微電子、粒子探測(cè)方面有很廣闊的應(yīng)用潛力，也引起了國(guó)內(nèi)外研究的熱潮。

1 SiO2氣凝膠的生產(chǎn)原理和干燥技術(shù)

SiO2氣凝膠通常采用溶膠-凝膠法進(jìn)行制備：首先選擇合適的硅源和催化劑，并讓硅源在催化劑條件下進(jìn)行水解，水解產(chǎn)物中攜帶的羥基基團(tuán)進(jìn)行縮合反應(yīng)后形成溶膠，溶膠粒子以鏈狀結(jié)構(gòu)組成粒子團(tuán)簇，在容器中形成濕凝膠，最后通過(guò)干燥工藝將濕凝膠中的水分或溶劑除去，即可制得干凝膠，也稱為氣凝膠。

從上述生產(chǎn)制備過(guò)程來(lái)看，硅源的類型、催化劑的性能、以及干燥工藝的選擇，都是影響SiO2氣凝膠結(jié)構(gòu)與性能的重要因素。

1.1 硅源選擇

1931年，Kistler[1]利用硅酸鈉作為硅源，制備得到了最早的SiO2氣凝膠。此后，人們對(duì)SiO2氣凝膠的各種制備工藝和相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了深入廣泛的研究。人們發(fā)現(xiàn)，選擇不同硅源所制得的SiO2氣凝膠，在結(jié)構(gòu)和性能上均有不同，其制成品的應(yīng)用領(lǐng)域和適用場(chǎng)景也各有不同。究其原因，由于溶膠化反應(yīng)所需的羥基基團(tuán)要在催化劑離子進(jìn)攻硅源時(shí)才能產(chǎn)生，而不同硅源上所含烷基基團(tuán)大小不同，這種空間結(jié)構(gòu)的差異造成催化劑離子進(jìn)攻硅源時(shí)的方向和位置的不同，最終形成具有不同結(jié)構(gòu)和性能的SiO2氣凝膠。因此，硅源和催化劑的選擇，對(duì)SiO2氣凝膠的結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用具有重要影響[2]。

硅源大體上可以分為3類：?jiǎn)我还柙?、?fù)合硅源、功能性硅源。其中，單一硅源反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝過(guò)程容易控制，但是所制得的氣凝膠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，限制了其廣泛應(yīng)用，常見(jiàn)的單一硅源有：硅酸鈉、正硅酸甲酯（TMOS）、正硅酸乙酯（TEOS）等。復(fù)合硅源和功能性硅源是SiO2氣凝膠硅源的未來(lái)主要發(fā)展方向，復(fù)合硅源主要用于制備疏水性氣凝膠，而功能性硅源可以賦予SiO2氣凝膠優(yōu)異的疏水性、熱穩(wěn)定性和較強(qiáng)的力學(xué)性能等，常見(jiàn)的復(fù)合硅源有正硅酸甲酯/甲基三甲氧基硅烷（TMOS/ MTES）、二甲基二乙氧基硅烷/正硅酸乙酯（DDS/TEOS）等。綜合來(lái)看，硅源的選擇既要考慮其安全性和經(jīng)濟(jì)性，還要考慮其最終結(jié)構(gòu)和功能的應(yīng)用場(chǎng)景適用性。

1.2 干燥工藝

干燥工藝和技術(shù)是SiO2氣凝膠由濕凝膠向干凝膠轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵步驟。干燥工藝要求，在除去濕凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中填充的溶劑的同時(shí)，還要保持其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不被破壞。由于溶劑揮發(fā)時(shí)的表面張力作用，直接對(duì)濕凝膠進(jìn)行干燥會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破裂，無(wú)法制得完整塊狀的氣凝膠材料。因此，為了解決這一難題，經(jīng)過(guò)研究人員不斷地科學(xué)研究，逐漸開(kāi)發(fā)出冷凍干燥工藝、常溫常壓工藝以及超臨界工藝等技術(shù)手段。

1.2.1 超臨界干燥工藝

超臨界干燥工藝，是通過(guò)高溫高壓條件使干燥介質(zhì)達(dá)到超臨界點(diǎn)，以此消除溶劑在排出凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)存在的表面張力，避免破壞凝膠結(jié)構(gòu)的一種干燥技術(shù)。

超臨界干燥工藝一般采用甲醇、乙醇、異丙醇、苯等作為干燥介質(zhì)。常常需要高溫高壓的苛刻條件，來(lái)使干燥介質(zhì)達(dá)到超臨界點(diǎn)[3]。由于超臨界干燥技術(shù)條件嚴(yán)苛、設(shè)備復(fù)雜，且具有一定危險(xiǎn)性，近年來(lái)人們又開(kāi)發(fā)了以二氧化碳作為干燥介質(zhì)的低溫環(huán)境超臨界干燥工藝，通過(guò)降低干燥時(shí)的臨界溫度和壓力，來(lái)改善干燥條件，降低危險(xiǎn)性。Van Bommel等學(xué)者[4]利用超臨界干燥法成功制得了SiO2氣凝膠。

1.2.2 常壓干燥工藝

超臨界干燥工藝具有設(shè)備復(fù)雜、危險(xiǎn)性大、能耗高等特點(diǎn)，限制了SiO2氣凝膠的連續(xù)化、規(guī)?；a(chǎn)。相比之下，常壓干燥技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、便宜，且較容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。因此，常壓干燥工藝是SiO2氣凝膠干燥工藝的重要發(fā)展趨勢(shì)。

常壓干燥工藝，是指在常壓條件下，利用低表面張力的干燥介質(zhì)和相關(guān)改性劑來(lái)置換濕凝膠中的溶劑，減小了干燥時(shí)產(chǎn)生的毛細(xì)管作用力，避免了在去除溶劑時(shí)凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，從而實(shí)現(xiàn)常壓干燥。

Parakash等人[5]采用正己烷對(duì)SiO2濕凝膠進(jìn)行溶劑置換和表面改性，不僅減少了凝膠的干燥收縮，還提高了凝膠的強(qiáng)度。此外，通過(guò)引入受控源物質(zhì)，優(yōu)化材料配比和工藝，還可以改善凝膠網(wǎng)絡(luò)骨架密度，提高網(wǎng)絡(luò)骨架的強(qiáng)度和柔韌性。

1.2.3 冷凍干燥工藝

不同于超臨界干燥工藝，冷凍干燥工藝是在低溫低壓條件下轉(zhuǎn)化液-氣界面為固-氣界面，利用溶劑直接升華避免了毛細(xì)管力的影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)濕凝膠的干燥過(guò)程。

Klvana等人[6]率先提出氣凝膠材料的冷凍干燥技術(shù)，然而在應(yīng)用冷凍干燥技術(shù)干燥氣凝膠時(shí)，又產(chǎn)生了新的問(wèn)題：在對(duì)溶劑進(jìn)行冷凍的過(guò)程中，隨著溶劑結(jié)晶度的增加，氣凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也極容易破壞。因此，選擇合適的干燥溶劑和合理控制冷凍條件非常重要。

2 SiO2氣凝膠的主要性能

2.1 熱傳輸特性

通常，氣凝膠材料的傳熱過(guò)程可以分為氣態(tài)傳熱、固態(tài)傳熱、輻射傳熱3個(gè)部分。氣態(tài)傳熱包括氣態(tài)熱傳導(dǎo)、對(duì)流2種形式；固態(tài)傳熱包括電子遷移、晶格熱振動(dòng)2種形式；輻射傳熱依據(jù)普朗克定律[7]。SiO2氣凝膠材料的微觀孔徑較?。s為幾十納米），小于氣體分子在常壓下的平均自由程，因此氣體對(duì)流傳熱對(duì)氣凝膠材料的熱傳輸影響極小。綜合來(lái)看，氣凝膠材料熱傳輸性能的主要影響因素包括：材料密度、使用溫度、氣壓、濕度等。

2.1.1 密度影響

SiO2氣凝膠材料的密度對(duì)其傳熱性能的影響主要在于，隨著密度增加，材料的孔隙率降低、孔徑減小，導(dǎo)致固態(tài)傳熱增加、氣態(tài)傳熱和輻射傳熱減小，這3種傳熱形式的綜合變化決定了材料的總體熱傳輸性能。

一般地，隨著密度的增加，氣凝膠材料的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢(shì)。如果將導(dǎo)熱系數(shù)最低時(shí)對(duì)應(yīng)的材料密度稱為“最佳密度”，則該最佳密度同時(shí)還受到溫度的影響，最佳密度隨溫度升高而增大。例如，SiO2氣凝膠在27℃時(shí)的最佳密度約為100kg/m3，該密度值以下，氣凝膠材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨著密度增大而降低，該密度值以上，氣凝膠材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨著密度增大而增大[7]。

2.1.2 溫度影響

溫度對(duì)氣凝膠材料的熱傳輸性能具有重要影響。材料內(nèi)部及空間介質(zhì)中的分子熱運(yùn)動(dòng)速度會(huì)隨著溫度升高而加快，氣態(tài)傳熱和輻射傳熱受溫度影響較大（空氣傳熱與絕對(duì)溫度的平方根成正比，輻射傳熱與絕對(duì)溫度的3次方成正比），溫度對(duì)固態(tài)傳熱影響較小。因此，氣凝膠材料的傳熱性能會(huì)隨著溫度升高而增強(qiáng)。

純SiO2氣凝膠在常溫常壓下的導(dǎo)熱系數(shù)約在0.02W/（m·K）以下，當(dāng)溫度升高至527℃時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到了0.048W/（m·K）。一般地，溫度每升高373℃，氣凝膠材料的導(dǎo)熱系數(shù)將增大40%～50%[7]。此外，不同密度的氣凝膠材料，其導(dǎo)熱系數(shù)增加程度也不同，密度越高，氣凝膠材料孔徑越小，不利于氣體分子熱運(yùn)動(dòng)，因此導(dǎo)熱系數(shù)的增加量越小。

2.1.3 氣壓影響

SiO2氣凝膠材料在應(yīng)用過(guò)程中所處的氣壓環(huán)境，對(duì)材料的傳熱性能和導(dǎo)熱系數(shù)也有較大影響。由于氣態(tài)傳熱在SiO2氣凝膠材料的傳熱過(guò)程中占比較大，隨著氣壓的降低，材料中的氣體導(dǎo)熱和對(duì)流均大幅減小[8]，此時(shí)，固態(tài)傳熱和輻射傳熱將成為材料的傳熱性能的決定性因素，其導(dǎo)熱系數(shù)迅速下降，下降幅度在1個(gè)至幾個(gè)數(shù)量級(jí)不等。

2.1.4 濕度影響

SiO2氣凝膠材料的環(huán)境濕度及其含水量直接影響材料的傳熱性能。由于水的導(dǎo)熱系數(shù)0.6W/（m·K）可達(dá)空氣導(dǎo)熱系數(shù)的20倍，氣凝膠材料受潮后，水分進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，絕熱性能將大幅降低，導(dǎo)熱系數(shù)也將顯著增大。此外，SiO2氣凝膠材料中的溫度差，還會(huì)引起材料內(nèi)部產(chǎn)生水分遷移、相變等復(fù)雜的熱傳輸過(guò)程。

2.2 疏水性能

在SiO2氣凝膠的溶膠化過(guò)程中，由于催化劑對(duì)硅源烷基基團(tuán)的進(jìn)攻，一般會(huì)在氣凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生大量的羥基基團(tuán)，這些羥基基團(tuán)會(huì)使制得的SiO2氣凝膠極易吸潮，進(jìn)而影響其熱學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)等性能，限制了SiO2氣凝膠的大規(guī)模應(yīng)用。因此，有必要在凝膠制備過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行表面疏水改性，并制備具有疏水性能的SiO2氣凝膠，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。此外，對(duì)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面疏水改性，還可以通過(guò)避免羥基之間發(fā)生的縮合反應(yīng)，減少不可逆收縮，進(jìn)而提高常壓干燥的效率，實(shí)現(xiàn)SiO2氣凝膠的常壓干燥和制備[9]。

制備SiO2氣凝膠的常用硅源是硅酸鈉（即水玻璃），水玻璃的優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格低廉，但是因其在制備水凝膠的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的水（80%～90%），往往需要先經(jīng)過(guò)多次溶劑替換以除去凝膠中所含的水分，再利用烷基化試劑對(duì)硅凝膠表面的羥基進(jìn)行疏水改性。這樣，一方面，溶劑置換及回收要消耗大量的能源，另一方面提高了制造工藝的復(fù)雜性和制造成本[10]。陳一民等人[11]將六甲基二硅氧烷/三甲基氯硅烷（HMDSO/TMCS）作為混合改性劑，對(duì)以硅酸鈉作為硅源制備的水凝膠做了疏水改性，利用常壓干燥工藝制備了疏水SiO2氣凝膠。研究發(fā)現(xiàn)，HMDSO/TMCS混合改性劑的配比與用量對(duì)SiO2氣凝膠的疏水性能有重要影響，隨改性劑用量的增加，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表面的羥基數(shù)量減少，甲基數(shù)量增加，所制得的SiO2氣凝膠的疏水性能也增大。

2.3 吸附性能

SiO2氣凝膠因其特殊的多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，且吸附性能較好，在污廢水處理、空氣凈化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，國(guó)內(nèi)主要通過(guò)電化學(xué)處理法、膜技術(shù)等[12]方法來(lái)處理重金屬離子污廢水，這些處理方法因工藝受限，使用范圍窄，二次污染風(fēng)險(xiǎn)高。相比之下，通過(guò)對(duì)SiO2氣凝膠進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓δ芨男?，可以提高其?duì)重金屬離子的吸附性能，而且該材料還具有綠色環(huán)保、可循環(huán)利用的特點(diǎn)[13]，在污廢水處理方面具有一定的應(yīng)用前景。丁當(dāng)仁等人[14]研究發(fā)現(xiàn)，疏水SiO2氣凝膠對(duì)銅離子（Cu2+）、鎘離子（Cd2+）、鉛離子（Pb2+）有很好的吸附性能。劉靜等人[15]利用超臨界干燥工藝，以三甲基氯硅烷/乙醇改性制備的疏水SiO2氣凝膠為吸附劑，對(duì)渭河水中的重金屬銅離子（Cu2+）進(jìn)行了吸附性能研究，研究表明，改性的疏水SiO2氣凝膠材料對(duì)于改善渭河咸陽(yáng)段水中微量重金屬銅離子（Cu2+）含量具有較好效果，氣凝膠對(duì)Cu2+吸附機(jī)理符合Langmuir吸附模型。

2.4 力學(xué)性能

SiO2氣凝膠材料獨(dú)特的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基材本身的脆性導(dǎo)致制得的氣凝膠材料往往強(qiáng)度低、脆性大，這也成為限制其應(yīng)用的重要瓶頸，所以有必要對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)改性。常規(guī)的大粒徑增強(qiáng)體在SiO2氣凝膠的納米孔隙中難以均勻分散，對(duì)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)效果有限，此外還往往因結(jié)構(gòu)缺陷而導(dǎo)致納米孔坍塌破裂[16，17]。基于此，研究人員開(kāi)發(fā)出了納米增強(qiáng)體，并在納米尺度對(duì)氣凝膠孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了增強(qiáng)，可以顯著提高SiO2氣凝膠的力學(xué)特性，對(duì)拓展SiO2氣凝膠的實(shí)際應(yīng)用具有較大意義。通過(guò)對(duì)增強(qiáng)材料的形態(tài)、含量、復(fù)合工藝等參數(shù)的調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)SiO2氣凝膠的力學(xué)性能的綜合調(diào)控[18]。

3 SiO2氣凝膠的應(yīng)用現(xiàn)狀

SiO2氣凝膠具有三維網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)，且具有低密度、大比表面積等許多優(yōu)異性能，在保溫、隔熱、吸附、催化等眾多領(lǐng)域都有應(yīng)用前景。

3.1 SiO2氣凝膠絕熱氈在管道保溫中的應(yīng)用

目前，應(yīng)用于管道保溫領(lǐng)域的材料主要有硅酸鈣、復(fù)合硅酸鹽、礦渣棉、巖棉、玻璃棉等[19]。這些傳統(tǒng)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)較高，且常常需要通過(guò)增加保溫材料的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)高效保溫隔熱，增加了材料的運(yùn)輸、施工成本。因此，采用SiO2氣凝膠復(fù)合材料對(duì)熱力管道進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，有望實(shí)現(xiàn)保溫層厚度的減薄，提高熱力管道的保溫效能，其中SiO2氣凝膠復(fù)合絕熱氈的應(yīng)用最為廣泛。

SiO2氣凝膠絕熱氈的導(dǎo)熱系數(shù)僅為傳統(tǒng)材料的1/5～1/3，保溫隔熱能力是傳統(tǒng)材料的2～8倍，且具有優(yōu)異的防火、防水性能，良好的力學(xué)性能、耐化學(xué)穩(wěn)定性和環(huán)保性。景曉鋒等[20]通過(guò)對(duì)煉油管道的保溫改造和節(jié)能監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)采用SiO2氣凝膠絕熱氈后，管道熱損失可降低34.7%，保溫層厚度可降低至少50%，且該材料使用壽命長(zhǎng)，是石化企業(yè)高溫管道的理想保溫材料。盡管如此，SiO2氣凝膠絕熱氈一次性成本較高的特點(diǎn)，仍是限制其大規(guī)模推廣應(yīng)用的重要因素。

3.2 SiO2氣凝膠在反射隔熱涂料中的應(yīng)用

近年來(lái)，反射隔熱涂料的研究和應(yīng)用在國(guó)內(nèi)快速發(fā)展。但是受其隔熱機(jī)理和隔熱能力的影響，反射隔熱涂料主要應(yīng)用于我國(guó)南方建筑市場(chǎng)，在北方市場(chǎng)應(yīng)用較少。北方冬季寒冷，太陽(yáng)光輻射得熱少，室內(nèi)熱量又很容易散失，往往需要供暖才能保持室內(nèi)的舒適溫度。因此，開(kāi)發(fā)保溫性能極好的反射隔熱涂料具有重要意義。

盧斌等[21]制備出了SiO2氣凝膠透明隔熱涂料，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)SiO2氣凝膠含量在20%左右時(shí)，該透明隔熱涂料的可見(jiàn)光透過(guò)率可達(dá)90%，可實(shí)現(xiàn)5～10℃的隔熱溫差。汪慧[22]對(duì)SiO2氣凝膠進(jìn)行表面改性，并將其與苯丙乳液復(fù)合制備了隔熱涂料。當(dāng)該涂料中的SiO2氣凝膠含量為4%時(shí)，其隔熱溫差可達(dá)10℃，且力學(xué)性能良好。綜合來(lái)看，在涂料中添加SiO2氣凝膠可以改善隔熱效果，但是由于SiO2氣凝膠質(zhì)輕、疏水的特點(diǎn)，導(dǎo)致其在水性涂料中分散性不佳，在北方氣候區(qū)的隔熱效果并不理想。此外，由于SiO2氣凝膠的摻入（一般為4%～5%）而導(dǎo)致成本上升，也限制了SiO2氣凝膠反射隔熱涂料的應(yīng)用。

3.3 SiO2氣凝膠在節(jié)能玻璃中的應(yīng)用

SiO2氣凝膠不僅具有輕質(zhì)、高效隔熱的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)功能改性后還可以提高其透明度和透光率，因此，也逐漸被應(yīng)用于節(jié)能玻璃領(lǐng)域。氣凝膠節(jié)能玻璃是將顆粒狀或塊狀氣凝膠材料填充于雙層玻璃的間隙所制得的節(jié)能玻璃系統(tǒng)。

鄭思倩[23]在長(zhǎng)沙地區(qū)模擬了氣凝膠玻璃在不同工況、不同朝向條件下的節(jié)能效果。研究發(fā)現(xiàn)，與中空玻璃對(duì)比，氣凝膠玻璃在夏季產(chǎn)生的總得熱降低了20%左右，在冬季的總得熱增加了40%以上；且氣凝膠玻璃的最佳安裝位置在建筑的南立面。綜合來(lái)看，從傳熱系數(shù)等熱工性能指標(biāo)來(lái)看，氣凝膠玻璃的傳熱系數(shù)低于目前市場(chǎng)上的現(xiàn)有節(jié)能玻璃產(chǎn)品，隔熱保溫性能優(yōu)異；但是可見(jiàn)光透射比相對(duì)傳統(tǒng)玻璃較差，由于制作工藝復(fù)雜，價(jià)格也較貴。

3.4 SiO2氣凝膠在管道防腐中的應(yīng)用

油氣管道等金屬管道，多采用地上架空、埋地等方式進(jìn)行鋪設(shè)，當(dāng)金屬管道和環(huán)境中水、氧氣等介質(zhì)相互接觸時(shí)，就會(huì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致表面銹蝕，極端高低溫條件更會(huì)加劇其腐蝕速度，影響使用壽命和使用安全性。樊耀錦[24]將在粘彈性防腐膠體系中添加了一定量的SiO2氣凝膠，制得了新型協(xié)同防腐膠帶，并對(duì)油氣管道進(jìn)行了防腐施工。研究發(fā)現(xiàn)，SiO2氣凝膠隔熱保溫性能優(yōu)異，能夠有效隔絕高低溫環(huán)境，其制備的新型防腐膠粘協(xié)同體系具有防腐、隔熱保溫雙重功能。

3.5 SiO2氣凝膠在吸附催化領(lǐng)域的應(yīng)用

SiO2氣凝膠具有高比表面積、高孔隙率、高疏水性等特點(diǎn)，在污廢水處理等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。Sun等人[25]利用常壓干燥工藝制備了碳納米管（CNT）增強(qiáng)的SiO2氣凝膠，其抗壓強(qiáng)度達(dá)到純SiO2氣凝膠的90倍。該碳納米管（CNT）/SiO2氣凝膠可用于吸附有機(jī)溶劑、石油等，且最大吸附量可達(dá)自身質(zhì)量的15倍，吸附性能優(yōu)于活性炭，表明SiO2氣凝膠對(duì)于廢水中難降解有機(jī)物的吸附去除具有重要應(yīng)用價(jià)值。

此外，SiO2氣凝膠在空氣凈化和氣體吸附分離中也具有良好的應(yīng)用前景。Wang等人[26]在不同環(huán)境下考察了SiO2氣凝膠對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的吸附能力并發(fā)現(xiàn)，外界環(huán)境對(duì)SiO2氣凝膠的吸附能力有較大影響，在氣相環(huán)境條件下SiO2氣凝膠的吸附量遠(yuǎn)高于硅膠和活性炭等傳統(tǒng)吸附劑；在水相環(huán)境中SiO2氣凝膠對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的吸附量大小排序?yàn)椋簩?duì)二甲苯和鄰二甲苯>甲苯>苯。

4 結(jié)語(yǔ)

SiO2氣凝膠具有低密度、低導(dǎo)熱系數(shù)、耐高溫等優(yōu)異特性，在管道保溫、隔熱、防腐、吸附、催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，由于制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高昂，這些因素在一定程度上限制了其市場(chǎng)推廣和應(yīng)用拓展。

干燥技術(shù)是影響SiO2氣凝膠結(jié)構(gòu)和性能的重要影響因素，目前行業(yè)內(nèi)主要采用超臨界干燥、常壓干燥2種技術(shù)。兩種干燥技術(shù)各有優(yōu)劣，其中超臨界干燥技術(shù)制備的SiO2氣凝膠材料綜合性能較好，但是制備條件嚴(yán)苛、設(shè)備復(fù)雜，且具有一定危險(xiǎn)性；常壓干燥技術(shù)制備SiO2氣凝膠具有產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化優(yōu)勢(shì)，但是工藝復(fù)雜、合成周期長(zhǎng)、溶劑消耗量大且反應(yīng)副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染大。

總之，進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化干燥技術(shù)，快速制備具有良好力學(xué)性能、低密度、低導(dǎo)熱系數(shù)、高熱穩(wěn)定溫度等優(yōu)異性能的新型多功能材料，完善氣凝膠材料的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，將是今后SiO2氣凝膠制備和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重要發(fā)展方向。

10.19599/j.issn.1008-892x.2021.02.008

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