周穎博 孔 綱 賴德林 車淳山

（華南理工大學，廣州 510641）

0 引言

氣凝膠是由膠體粒子或高聚物分子相互聚結(jié)構(gòu)成納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在孔隙中充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的一種高分散固態(tài)材料［1］。因其獨特的納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使其具有低密度、高孔隙率、高比表面積、低導熱性等特點，這些特殊的性能使得氣凝膠可用于隔熱材料、隔音材料、吸附劑、催化劑載體、節(jié)能材料以及集成電路襯底材料等，具有廣泛的應用前景。

1931年，美國Kistler 教授以水玻璃為硅源首次制備出了SiO2氣凝膠，標志著氣凝膠研究的開端［2］。SiO2氣凝膠在膠體粒子間形成由Si—O—Si化學鍵連接而成的三維納米多孔結(jié)構(gòu)，是目前研究較深入、應用相對成熟的一類氣凝膠。盡管許多研究人員在氣凝膠性能優(yōu)化方面進行了深入研究，但仍然存在兩個主要缺陷限制了SiO2氣凝膠的廣泛應用。第一，氣凝膠的機械性能差，特別是傳統(tǒng)SiO2氣凝膠在強度和柔韌性方面存在固有局限性；第二，關(guān)鍵的超臨界干燥工藝帶來高昂的制備成本使氣凝膠難以實現(xiàn)批量生產(chǎn)。近年來，諸多研究者通過改進傳統(tǒng)SiO2氣凝膠制備方法獲得了具有良好壓縮回復形變能力和抗彎折特性的柔性SiO2氣凝膠，使SiO2氣凝膠在各領(lǐng)域尤其是作為柔性超級隔熱材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的適用性［3］。此外，一些研究人員在低成本制備柔性氣凝膠方面取得了突破，包括常壓干燥、冷凍干燥、或真空干燥工藝等。本文概括柔性SiO2氣凝膠的研究進展，從氣凝膠的結(jié)構(gòu)、性能以及應用方面展開，對不同柔性SiO2氣凝膠的制備工藝進行比較。

1 柔性SiO2氣凝膠的分類

傳統(tǒng)方法制備的SiO2氣凝膠由剛性的硅氧鍵（Si—O—Si）連接組成，雖然SiO2氣凝膠骨架內(nèi)的顆粒強度大但顆粒間的連接較弱，在機械加工或者壓縮過程中表現(xiàn)出較差的力學性能［4］。為克服這一固有缺陷，可通過改變制備工藝參數(shù)、引入柔性基團或柔性物質(zhì)以提高氣凝膠柔韌性。柔性SiO2氣凝膠的制備過程與傳統(tǒng)SiO2氣凝膠制備工藝基本相同，主要由溶膠制備、凝膠老化和干燥三步組成，如圖1［5］所示。目前，基于制備思路可將柔性SiO2氣凝膠分為以下幾種類型。

圖1 SiO2氣凝膠的制備工藝流程Fig.1 The process routing of SiO2 aerogel

1.1 前驅(qū)體改性SiO2氣凝膠

前驅(qū)體改性法是利用通式為RnSiXm（R代表烷基、芳基、乙烯基等；X代表鹵素、烷氧基等；n≥1，m≤3）的有機硅氧烷作為前驅(qū)體從而使氣凝膠獲得柔性的方法。從微觀結(jié)構(gòu)來看，硅源中引入甲基、乙烯基、硫醇基等不可水解的柔性基團可顯著改變氣凝膠的孔結(jié)構(gòu)和交聯(lián)度。如以MTMS為硅源制備的氣凝膠比TEOS衍生的氣凝膠孔隙明顯增大，具有開放的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖2所示［6］。TEMNIKOV［7］認為形成大孔結(jié)構(gòu)可以賦予氣凝膠良好的柔性。這是由于含不可水解基團的氣凝膠網(wǎng)絡(luò)中含有相對較少的Si—O—Si鍵時，骨架結(jié)構(gòu)較粗，顆粒間的空隙較大。當外力作用時，粒子間有較大的緩沖空間，可通過鏈狀結(jié)構(gòu)進行彎曲伸縮，抵消外力，從而表現(xiàn)出柔性［8］。此外，柔性SiO2氣凝膠骨架上較多的不可水解基團使氣凝膠在一定程度上能克服常壓干燥過程中產(chǎn)生的毛細力，后續(xù)制備時通過表面改性或使用低表面張力的溶劑能有效減少凝膠收縮開裂、保持整體結(jié)構(gòu)，有利于降低氣凝膠的制備成本。

圖2 TEOS和MTMS的氣凝膠樣品微觀結(jié)構(gòu)的TEM圖片F(xiàn)ig.2 Transmission electron micrographs showing the microstructure of the TEOS and MTMS based aerogel samples

目前，合成柔性SiO2氣凝膠常用的硅源有甲基三甲氧基硅烷（MTMS）、甲基三乙氧基硅烷（MTES）、乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）、乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）等單官能團前驅(qū)體，以及二甲基二甲氧基硅烷（DMDMS）、乙烯基甲基二甲氧基硅烷（VMDMS）、乙烯基二甲基甲氧基硅烷（VDMMS）等雙官能團前驅(qū)體［9］。早在2006年，RAO 等［10］就已經(jīng)利用MTMS為硅源，采用溶膠-凝膠法結(jié)合超臨界干燥工藝制備出柔性優(yōu)良的氣凝膠。通過改變?nèi)軇┡c前驅(qū)體的摩爾比，可以使樣品水接觸角達到164°。對樣品進行單軸壓縮實驗，在壓縮至原長的60%后可以完全回彈。近年來，部分研究者在制備出柔性氣凝膠的基礎(chǔ)上還獲得了其他一些特殊性能，如高透光性。2016年，SHIMIZU 等人［11］首次利用ETMS 與VTMS 分別制備了聚乙基倍半硅氧烷（PESQ）和聚乙烯基倍半硅氧烷（PVSQ）氣凝膠。PESQ 和PVSQ 氣凝膠表現(xiàn)出良好的透光性和抗壓縮柔性，如圖3所示。2019年，NIU 等［12］在不經(jīng)過復雜的表面改性和溶劑交換的條件下，利用MTES為單一硅源常壓制備了完整透明且疏水的柔性氣凝膠，平均透光率在65%～69%。

圖3 不同配制比例制備的PVSQ氣凝膠Fig.3 PVSQ aerogels prepared in different proportions

采用橋聯(lián)倍半硅氧烷作為硅源也可獲得柔性氣凝膠。橋連倍半硅氧烷的通式為（OR）3SiR′Si（OR）3，其中R′代表烯基、烷基、芳基或橋基等。不同的有機橋鏈段可存在不同的柔性、長度、幾何結(jié)構(gòu)以及官能團，使得氣凝膠在性能調(diào)控上有著極大的靈活性［13］。Shimizu 利用1，2-雙（甲基二乙氧基硅烷）乙烷［14］以及1，2-雙（甲基二乙氧基甲硅烷）乙烯［15］分別制備了具有高透明度的柔性橋聯(lián)型氣凝膠，在單軸壓縮實驗中表現(xiàn)出高柔性，如圖4［14］所示。這種高柔性源自于前體中引入的乙烯基與亞乙烯基橋接部分。實驗表明，乙烯-橋聯(lián)倍半硅氧烷氣凝膠（EBMPS）的柔性鏈越長，常壓干燥后氣凝膠的樣品性能就越接近超臨界干燥后的樣品性能，這為降低氣凝膠的制備成本提供了可行的方法。

圖4 EBPMS和PMSQ氣凝膠三點彎曲試驗的應力應變曲線及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.4 Stress strain curves obtained from three-point bending tests on EBPMS and PMSQ aerogels and the network structure

不同于單一前驅(qū)體法，選用多種硅源的復配先驅(qū)體法使得柔性SiO2氣凝膠的制備工藝更加多元。此外，功能性硅源的加入還可賦予柔性氧化硅氣凝膠多功能性，有利于擴大氣凝膠的應用范圍。如CHEN等［16］以MTMS，APTES和對苯二甲醛（TPAL）為共前驅(qū)體，經(jīng)真空干燥制備得到了低密度（0.071 g/cm3）、高疏水性（142°）的柔性橋聯(lián)倍半硅氧烷氣凝膠，其線性可逆壓縮在50%以上。值得注意的是，該樣品對有機溶劑具有良好的分離效率和可回收性。實驗表明，每克氣凝膠能吸附氯仿22.5 g，乙二醇17.0 g，甲苯12.5 g，同時氣凝膠吸附有機溶劑后可通過擠壓排出以便進行二次吸附，可應用于循環(huán)型油水分離劑。GAO等［17］以MTMS、TEOS作為共前驅(qū)體，通過改變富含—CH3的TMMS的含量來控制硅氧烷主鏈的交聯(lián)度，不經(jīng)過任何改性和溶劑交換通過常壓干燥制備了具有良好柔性、疏水性和層次性多孔結(jié)構(gòu)的SiO2氣凝膠，可用于制備形狀穩(wěn)定的相變材料。目前，硅源的選擇、含量配比以及溶劑的添加等已成為了氣凝膠研究領(lǐng)域的熱點內(nèi)容。表1為近年來部分使用復合硅源制備柔性SiO2氣凝膠的研究進展。

表1 不同復合硅源制備的柔性SiO2氣凝膠性能參數(shù)比較Tab.1 Comparison of performance parameters of flexible SiO2 aerogels that prepared by different hybrid precursors

1.2 聚合物改性SiO2氣凝膠

聚合物交聯(lián)制備柔性氣凝膠是通過共聚、混合等將帶有活性基團的聚合物引入到氣凝膠材料骨架或孔隙中來制備氣凝膠的方法。交聯(lián)劑一方面可以與凝膠骨架之間形成共價鍵，使凝膠骨架結(jié)構(gòu)更粗壯，強度更高；另一方面利用聚合物的高交聯(lián)性與SiO2氣凝膠骨架網(wǎng)絡(luò)進行交聯(lián)，可提高SiO2顆粒之間的連接性能［25］。在此基礎(chǔ)上通過進一步調(diào)節(jié)氣凝膠骨架的交聯(lián)密度和柔性有機基團的數(shù)量使氣凝膠的柔性得到改善。一般來說，聚合物交聯(lián)改性可具體分為凝膠表面改性和原位交聯(lián)兩種。

1.2.1 凝膠表面改性

作為交聯(lián)劑的高分子聚合物與濕凝膠顆粒表面特定的基團發(fā)生反應形成新的化學鍵，并且以聚合物薄膜的形式涂覆在凝膠固體骨架的表面，起到加固增韌作用。制備過程中通常使用硅烷偶聯(lián)劑在濕凝膠表面進行修飾，引入氨基、環(huán)氧基或者丙烯酸酯等活性基團，再采用聚合物單體對其進行浸泡，在催化劑的作用下聚合物進入凝膠內(nèi)部發(fā)生聚合交聯(lián)反應［26］。

采用溶膠凝膠法制備的SiO2濕凝膠的內(nèi)部以及表面還殘留部分未反應羥基，異氰酸酯可與多元醇反應生成聚氨酯達到增韌骨架的作用。Leventis課題組對此進行了研究［27-28］，先后采用聚六亞甲基二異氰酸酯以及三種異氰酸酯（Desmodur N3200，Desmodur N3300和TDI）對TMOS制備的凝膠進行改性，通過CO2超臨界干燥制備了聚氨酯改性氣凝膠，強度大大提高，但柔性仍有待改善。CHO等［29］為獲得柔性將二氧化硅氣凝膠浸漬到聚氨酯（PU）溶液中，制備了PU/SiO2氣凝膠復合材料（APCs）。通過控制聚氨酯軟鏈段的長度，保持了APCs的整體柔性，同時還具有良好的隔熱性能［0.043～0.066 W/（m·K）］。

此外，對濕凝膠表面氨基化后可以與異氰酸酯反應生成聚脲，比用醇凝膠直接與異氰酸酯交聯(lián)可獲得更大的強度和柔性。CAPADONA 等［30］以APTES 和TMOS 制備含有—NH2官能團的濕凝膠，再以二異氰酸酯對其進行改性，其主要反應如圖5［30］所示。改性后交聯(lián)氣凝膠的密度最低只增加了1.3倍，但強度提高了40 倍且具有良好柔性。NGUYEN等［31］以二（3－三甲氧基甲硅烷基丙基）胺（BTMSH）與MTMS 制備凝膠，進一步提高了三異氰酸酯改性后硅氣凝膠的柔性，這是由于BTMSPA 的二正丙胺基團既可在二氧化硅結(jié)構(gòu)中提供柔性連接基團，又可作為反應位點與三異氰酸酯發(fā)生反應。

圖5 二異氰酸酯交聯(lián)APTES改性濕凝膠反應過程圖Fig.5 The reaction process of diisocyanate crosslinking APTES modified wet gel

目前，聚氨酯、環(huán)氧化物、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯或聚脲等有機聚合物已被用于骨架顆粒間的交聯(lián)和涂覆，顯著改善了氣凝膠的力學性能。然而，該方法的缺點是聚合物單體在凝膠中的擴散不均勻，且在多數(shù)情況下不可避免的增加了氣凝膠的密度。

1.2.2 原位交聯(lián)

原位交聯(lián)法是將聚合物引入溶膠中后使其均勻分布在凝膠網(wǎng)絡(luò)骨架中。在這類氣凝膠中，聚合物與SiO2網(wǎng)絡(luò)骨架相互滲透卻彼此獨立，兩者間不存共價鍵，只通過弱作用力相互連接，如范德華力、靜電力、氫鍵等。

除了常規(guī)的聚合物，原位交聯(lián)還可利用有機染料或生物分子與多孔溶膠-凝膠基質(zhì)相結(jié)合［32］。有機分子溶解在無機基質(zhì)中或溶膠中，使其包裹在凝膠中，干燥后得到復合材料。MALEKI等［33］從蠶繭中提取絲素（SF）為生物聚合物、以5-（三甲氧基硅烷）戊酸作為偶聯(lián)劑、TMOS為硅源，制備得到具有良好柔性的二氧化硅-絲素氣凝膠復合材料。表2列出了部分利用原位交聯(lián)法制備的柔性氣凝膠的性能參數(shù)。

表2 原位交聯(lián)改性SiO2氣凝膠1）Tab.2 Crosslinking modified SiO2 aerogel in situ

近年來，一些研究者利用聚烷氧基硅烷取代有機硅烷單體，使得氣凝膠在獲得強度提升的同時還能保持良好的隔熱性能。聚硅氧烷與傳統(tǒng)前驅(qū)體結(jié)構(gòu)相似，且可對側(cè)基的比例和類型進行調(diào)控，易得到強柔性的聚合物氣凝膠。其柔性源于較低的交聯(lián)密度，較低濃度的硅烷濃度以及網(wǎng)絡(luò)骨架中豐富的柔性有機基團［4］。祖國慶課題組對該方法進行了深入研究，即先預聚合具有可聚合基團的硅前驅(qū)體，再將得到的含硅醇基團的低/高聚物進行水解和縮聚，制備出具有高強度、超柔性的SiO2氣凝膠，并將該方法命名為雙交聯(lián)法。此外，部分研究者在制備過程中形成乳液體系［34-35］或非顆粒結(jié)構(gòu)［36］來優(yōu)化制備工藝，在簡化了制備過程的同時還表現(xiàn)出更好的柔性增強效果。

1.3 纖維增強SiO2氣凝膠

纖維增強法是通過化學和機械混合的方式將纖維均勻分布在SiO2氣凝膠骨架中，利用纖維的骨架支撐作用及對裂紋擴展的阻礙作用，改善復合氣凝膠的力學性能。纖維復合不但能使SiO2氣凝膠具有高強度的骨架結(jié)構(gòu)，而且還能抑制SiO2膠體顆粒的聚積和生長，使凝膠結(jié)構(gòu)更均勻［44］。而利用低密度、高機械強度的柔性纖維增韌硅氣凝膠骨架可賦予氣凝膠柔性。目前，用于增強SiO2氣凝膠柔性的纖維主要有常規(guī)束狀纖維、預制件纖維以及納米纖維等［45］。

1.3.1 常規(guī)束狀纖維復合制備柔性SiO2氣凝膠

常規(guī)束狀纖維呈單絲束狀，具有抗拉、耐熱及耐腐蝕等特點，主要類型包括玻璃纖維、硅酸鋁棉、石英纖維等。通常將纖維加入SiO2溶膠中，待其凝膠后經(jīng)過干燥得到復合材料［46］。LIAO等［47］將四層排列整齊的玻璃纖維逐層浸漬到硅溶膠中，形成纖維增強氣凝膠復合材料，此時氣凝膠附著在玻璃纖維上，顯示出較好的可彎曲性。LI等［48］以TEOS為前驅(qū)體、芳綸纖維為增強體制備了芳綸纖維復合柔性SiO2氣凝膠。其微觀結(jié)構(gòu)表明，芳綸纖維鑲嵌在氣凝膠基體中作為支撐骨架，起到減小體積收縮和傳遞應力的作用。

1.3.2 預制件纖維復合制備柔性SiO2氣凝膠

預制件纖維通常由連續(xù)無機纖維通過化學黏結(jié)劑及物理機械作用制作成氈狀預制件［49］。利用預制件纖維復合法制備柔性氣凝膠已經(jīng)形成了一系列成熟的產(chǎn)品，包括玻璃纖維氣凝膠氈、硅酸鋁棉氣凝膠氈、預氧絲氣凝膠氈等。同時，研究者通過改變纖維氈類型或者干燥方式不斷優(yōu)化制備工藝、提高材料性能。如JIANG等［50］將微玻璃纖維氈于真空中浸入硅溶膠，常壓干燥制備了不同纖維體積分數(shù)（4.5%、6.8%、9.1%）的SiO2氣凝膠復合材料。氣凝膠的抗彎強度隨著纖維添加量的上升而增加，最大可達1.4 MPa。此外，隨著纖維含量的上升，材料的密度（0.248 g/cm3）與熱導率（0.022 W/m·K）均只增加了一倍左右。

1.3.3 納米纖維復合制備柔性SiO2氣凝膠

與普通纖維相比，納米纖維結(jié)構(gòu)尺寸較小且表面能高，能有效解決纖維/氣凝膠復合材料的粉末脫離現(xiàn)象，用作SiO2氣凝膠的增強相能獲得更理想的增強效果［51］。目前，采用較多的納米級增強體包括合成聚合物納米纖維［52］、纖維素納米纖維［53］、無機納米纖維［54］、碳納米纖維［55］、氧化物納米纖維［56］等，能較均勻分散在硅氣凝膠孔隙中，有效提升氣凝膠抗壓強度并顯著改善氣凝膠的柔韌性［57］。

除以上提到的纖維類型，生物質(zhì)合成纖維也是有效改善氣凝膠機械性能的優(yōu)良材料。如ZHANG等［58］以細菌纖維素納米纖維基質(zhì)為模板，通過溶膠凝膠法制備了聚甲基倍半硅氧烷凝膠網(wǎng)絡(luò)，制備出具有高柔韌性和優(yōu)良隔熱性能的硬質(zhì)軟質(zhì)二元協(xié)同復合氣凝膠。ZHAO等［59］利用疏水SiO2溶膠浸漬了甲烷基化的普魯蘭多糖（支鏈淀粉）-聚乙烯醇（PVA）納米纖維成功制備了生物質(zhì)納米纖維/硅氣凝膠復合材料。他們將二氧化硅氣凝膠的低導熱性與支鏈淀粉納米纖維的高柔韌性相結(jié)合，制備的復合材料熱導率低至0.177 W/（m·K），能夠承受80%的壓縮應變。

1.4 其他材料改性SiO2氣凝膠

一些碳材料如碳納米管或石墨烯、氧化石墨烯等作為優(yōu)良的納米填料也可與SiO2氣凝膠摻雜合成新型納米復合材料，有效改善氣凝膠的孔徑、比表面積以及吸附性能。如石墨烯的各向同性多孔結(jié)構(gòu)和增強效應，在與氣凝膠復合后能保持較高機械強度且降低容重和表面積。DERVIN 等［60］表明，添加0.5%（w）的氧化石墨烯（GO）可以使SiO2氣凝膠的體積收縮率降低19%，使氣凝膠的固體密度降低26%，孔徑增加68%。這證明在SiO2氣凝膠網(wǎng)絡(luò)中添加少量的GO 能有效地增強多孔骨架，且改變了氣凝膠的物理性能。MI等人［61］通過在硅源中加入氧化石墨烯和纖維素制備了具有超疏水性、超親油性和良好力學性能的氟化復合氣凝膠。ZU 等［62］在利用雙交聯(lián)法制備PVPDMS/PMSQ 氣凝膠溶膠時加入氧化石墨烯懸浮液，得到了具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高柔性復合氣凝膠，能有效分離水/油/染料混合物。

2 柔性二氧化硅氣凝膠的應用

柔性SiO2氣凝膠不僅具有氣凝膠所特有的納米多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積和孔隙率等優(yōu)異特性外，還具有較出色的力學性能，在航空航天、能源建筑、石油化工、節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)學、新能源等領(lǐng)域擁有廣泛的應用前景。

2.1 保溫節(jié)能的應用

氣凝膠材料在隔熱方面所表現(xiàn)出的特殊性質(zhì)引起了各領(lǐng)域的關(guān)注，而SiO2氣凝膠的納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使之具有極低的固態(tài)熱傳導以及氣態(tài)熱傳導，在隔熱保溫領(lǐng)域應用廣泛。特別是柔性SiO2氣凝膠的發(fā)展擴展了氣凝膠在航空航天、管道設(shè)備、建筑等領(lǐng)域的應用。如美國Aspen 公司在NASA、各軍兵種以及民用等方面開展了研究，并且已經(jīng)取得了多項重要的研究成果，其中包括高超聲速飛行器蜂窩結(jié)構(gòu)熱防護系統(tǒng)、運載火箭燃料低溫貯箱以及閥門管件保溫系統(tǒng)、新型驅(qū)逐艦的船體結(jié)構(gòu)防火墻隔熱系統(tǒng)等［63］。此外，國防科技大學研制的氣凝膠隔熱材料主要應用在航天飛行器、導彈等熱防護系統(tǒng)以及沖壓發(fā)動機、軍用熱電池等保溫隔熱領(lǐng)域，主要的材料體系為纖維增強SiO2氣凝膠高效隔熱復合材料和纖維增強SiO2-Al2O3氣凝膠隔熱材料［3］。近年來，氣凝膠在節(jié)能建筑領(lǐng)域也有較多應用，主要形式有氣凝膠氈、氣凝膠玻璃、氣凝膠真空絕熱板、氣凝膠混凝土復合墻體材料［64］。目前，國內(nèi)的紹興納諾、廣東艾力生、航天海鷹、中凝科技、愛彼愛和新材料等公司已經(jīng)形成了一系列軍用民用的柔性氣凝膠產(chǎn)品，隨著制備成本的降低使用也愈加廣泛。

2.2 疏水吸油的應用

石油在生產(chǎn)、存儲、運輸和使用過程中的泄露事件頻繁發(fā)生，這不僅造成了嚴重的環(huán)境污染也會導致大量的能源損耗。因此，如何有效去除或回收泄漏的石油受到全世界的關(guān)注。SiO2氣凝膠具有高比表面積和高孔隙率，且其孔結(jié)構(gòu)具備開孔性和相互連通性等特點，是一種極具開發(fā)價值的吸附材料。但若要滿足可重復吸油性，需要在油相吸附飽和后經(jīng)擠壓等方式將其快速的釋放。因此，用于油水分離的氣凝膠多表現(xiàn)為柔性、疏水性和親油性［65］。采用該類氣凝膠可重復吸附苯、乙醇、氯苯、三氯乙烯、苯酚、苯乙醇等有機物，這對水體凈化等應用具有重要意義。表3為不同前驅(qū)體制備的柔性SiO2氣凝膠的吸油性能對比。

表3 不同硅源制備的柔性SiO2氣凝膠的吸油性能對比Tab.3 Comparison of oil absorption property of aerogels prepared by different silane precursor

2.3 高效隔音領(lǐng)域的應用

SiO2氣凝膠材料具有良好的隔音性能，可用作良好的聲學延遲和高效隔音材料。FRANCESCA［70］研究了不同厚度（12.7～25.4 mm）的塊狀氣凝膠和顆粒氣凝膠的吸聲系數(shù)和透射損失。在0.1～1.6 kHz，塊狀氣凝膠的傳聲損失為10～15 dB，高于相同厚度下顆粒狀氣凝膠的5～7 dB。LI等［71］以MTES為單一硅源制備的柔性SiO2氣凝膠可用作兼具減振降噪和吸聲能力的輕質(zhì)隔音材料。對于厚度為11.8 mm、密度為0.06 g/cm3的氣凝膠樣品，當聲頻為2 kHz時吸聲系數(shù)可達到0.91；當聲頻為0.5～1.6 kHz時，傳聲損失為13～21 dB，遠高于傳統(tǒng)聚氨酯泡沫隔音材料（約5 dB）。

3 結(jié)語

對于柔性SiO2氣凝膠，理論上，為改善硅氣凝膠的柔性、疏水性、強度等理化性質(zhì)，需在SiO2主鏈中引入柔性基團，或者通過與聚合物、纖維復合來增強骨架結(jié)構(gòu)，但這些方法在不同程度上增加了其熱導率與密度，且制備過程繁瑣復雜，有進一步優(yōu)化的空間。對比溶膠-凝膠法形成的顆粒結(jié)構(gòu)，基于亞穩(wěn)相分解形成非顆粒網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)近年來成為制備柔性SiO2氣凝膠的新趨勢。不同于傳統(tǒng)的溶膠-凝膠過程，形成非顆粒網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能有效克服顆粒結(jié)構(gòu)的缺陷，如不存在老化步驟，力學性能優(yōu)異，密度顯著降低等。然而，目前仍然缺乏納米量級上有關(guān)SiO2前驅(qū)體的亞穩(wěn)相分解過程的基礎(chǔ)研究。為實現(xiàn)柔性SiO2氣凝膠的更多工程應用，還需針對其合成機理和結(jié)構(gòu)生長演變規(guī)律進行深入探究，以便實現(xiàn)柔性氣凝膠的性能調(diào)控。此外，如何在保持氣凝膠材料原有優(yōu)異性能的同時，改善其韌性和強度、發(fā)展低成本、綠色環(huán)保的制備工藝仍是當前研究的關(guān)鍵。