（元琛科技）二氧化硅气凝胶是一种分散介质为气体的多孔性固体材料，内部体积99%由气体组成，是目前已知密度最小的固体。二氧化硅气凝胶产品可以细分为粉体、毛毡等，因具有超轻、超低热导率、高透光及高比表面积等优异特性，二氧化硅气凝胶在隔热保温、声屏蔽、催化等多个领域均具有广阔的应用前景。

图1二氧化硅气凝胶粉体、毛毡

在隔热保温领域可将二氧化硅气凝胶与耐热纤维相结合制备成各种形式的保温材料应用于工业、建筑、管道、汽车、航天等行业；将二氧化硅气凝胶制作成隔音材料应用于声屏蔽领域，制作不同密度的二氧化硅气凝胶可使声强提高20-40 dB；二氧化硅气凝胶材料孔洞大小分布均匀、气孔率高、比表面积高在作为新型催化剂或催化剂的载体方而亦有广阔的应用前景。因此，工艺生产制作二氧化硅气凝胶具有十分重要的意义，小编带领大家对二氧化硅气凝胶制作工艺流程进行全面了解。

图2二氧化硅气凝胶应用领域

二氧化硅气凝胶工业生产制备工艺主要有三个部分：湿凝胶的制备、陈化工艺以及凝胶干燥。从1931年Kistler制备出世界上第一块气凝胶开始到现在工业化，工艺流程也进行了逐步优化，干燥方法从超临界干燥到常压干燥，从酸性浓缩-溶解到溶胶﹣凝胶化学法，硅源从昂贵的正硅酸乙酯等有机硅源到诸如水玻璃等廉价的无机硅。目前，国内外主要以正硅酸乙酯或水玻璃为硅源，采用两步溶胶﹣凝胶法以及三甲基氯硅烷进行表面修饰，常压干燥来制备二氧化硅气凝胶。

（1）湿凝胶制备：采用溶胶-凝胶化学法制备湿凝胶，将含硅原料在特定溶剂中分散并发生水解，生成的活性单体通过聚合反应形成纳米团簇结构的溶胶，静置一段时间后，团簇间相互粘连，形成具备网络空间结构的凝胶。

（2）陈化工艺：包括凝胶老化、溶剂交换以及表面改性。对工序（1）中所形成的湿凝胶进行老化处理，由于此时的湿凝胶并不稳固，需要添加老化液对湿凝胶的其网络补强或者将其放置更长时间使凝胶颗粒之间的连接更为紧密提高机械性能。为了将湿凝胶孔道中的溶剂（乙醇、水等）替换掉，选择表面张力较小的溶剂对湿凝胶的网络孔道进行溶剂交换，用大量的溶剂多次浸泡凝胶，从而将凝胶中原有的溶剂逐渐替换掉.溶剂置换后,还有利于保持气凝胶良好的物理形状。没有改性的二氧化硅气凝胶表面含有大量的氢氧根，极易吸水，导致其孔结构坍塌，难以适用于常规使用，一般采用烷烃类和改性剂（硅氧烷类）加入到湿凝胶中进行表面疏水改性处理。

（3）凝胶干燥：用不同干燥法使湿凝胶网络孔道中的溶剂蒸发掉，其中常用的干燥法有超临界干燥法、常压干燥法及真空冷冻干燥法。超临界干燥是最先被应用于气凝胶干燥的技术，能很好地解决凝胶过程中开裂的问题，但是存在设备成本较高、高温高压操作较为危险、易燃性溶剂风险等缺点；冷冻干燥通过低温低压的外部条件对气凝胶进行干燥可以避免对二氧化硅气凝胶骨架结构造成影响，但是干燥周期较长；常压干燥相对于超临界干燥更为安全、简单和节省成本，但是由于溶剂还是会有一定的表面张力可能引起结构坍塌。（元琛科技）

图3 二氧化硅气凝胶制备工艺流程