更新時間: 2021-01-22
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二氧化硅氣凝膠是世界上最輕的固體材料，同時也是一種特殊的多孔材料，
其從宏觀上看是一種呈淡藍色的透明固體，從微觀上看是由獨特的三維網格骨架
結構構成的，而構成骨架結構的是松散堆積的鍵合二氧化硅微粒。二氧化硅氣凝膠擁有的良好的性能包括高比表面積(400~1500m2·g-1)、高孔隙率(80%~99.8%)、高可見光透過率(>90%)、低折射率(<1.01)、低介電常數(1.0~2.0)、低聲速(100 m·s-1)和低熱導率(<0.02 W·m-1·K-1)。
二氧化硅氣凝膠硅源主要有有機硅源和無機硅源兩個來源。
有機硅源主要有正硅酸乙酯（TEOS）、正硅酸甲酯(TMOS) 、多聚硅氧烷(E40)、甲基三乙氧基硅烷等，是目前常用的原料，它們的優(yōu)點是以此為原料的溶膠-凝膠過程穩(wěn)定，材料結構可控，重復性好。但價格較高，導致產品成本高，嚴重影響大規(guī)模推廣應用；產生大量的中低濃度醇類副產物，處理困難；都為易燃物，使用存在安全隱患。
無機硅源主要有水玻璃、稻殼灰、硅溶膠，水玻璃價格低但雜質含量高，致使凝膠顆粒較大、網絡結構不完整，且凝膠時產生大量的無機鹽，需用大量的水反復進行替代，效率低；稻殼灰必須先進行稻殼的徹底焚燒，資源有限，成本高，得到的有限無定形二氧化硅用堿溶解、再加酸凝膠，制備步驟長，同樣無法解決水玻璃作為硅源的類似缺陷。硅溶膠的基本成份是無定型的二氧化硅，多以膠團形態(tài)均勻分散在水中，是硅酸的多分子聚合物的膠體溶液，它的優(yōu)點是價格便宜，用單質硅生產的堿性硅溶膠純度高，凝膠時只使用少量的酸，生成的鹽對凝膠結構影響小，但商品硅溶膠往往需要添加穩(wěn)定劑， 影響凝膠和老化時間， 不利于規(guī)模化生產，目前文獻報道凝膠顆粒大，骨架不夠牢固，制得的氣凝膠產物強度低，孔徑偏大，性能指標跟有機硅源比還有差距，但成本相對較低，生產綠色環(huán)保。
目前，該材料主要應用于油田蒸汽管道保溫，石油煉化高溫管道保溫，醫(yī)藥、化工管道保溫，汽輪機保溫隔熱，海底石油管道保溫，宇航服制造，導彈電池隔熱，艦船和潛艇的隔熱降噪、高速列車的機車和車廂保溫隔熱，液化天然氣運輸和儲存保溫，太陽能光熱發(fā)電，建筑物保溫隔音，醫(yī)用低溫箱體保溫等領域，新的應用領域還在不斷開發(fā)中。該材料的應用為相關產業(yè)的提檔升級、節(jié)能降耗做出了重要貢獻。
在上述二氧化硅氣凝膠的應用中，二氧化硅氣凝膠作為一種新型輕質納米多孔保溫隔熱材料對于實現資源和能源的高效利用、節(jié)能降耗減排以及人類環(huán)境 和社會的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。未來，二氧化硅氣凝膠將向著低成本、規(guī)?；?、輕量化、復合化和柔性化等方向發(fā)展。
