3。4。1 实验温度的控制 28

3。4。2 搅拌速度、加入水量的确定 28

3。4。3 明胶与二氧化硅比例的确定 29

4 结论 30

致谢 31

参考文献 32

1 绪论

多孔材料具有高比表面积、高孔隙率及杰出的表面性质，这使其可以广泛用于吸附、催化、隔热、敏感性分析等领域[1]。近年来溶胶凝胶技术的发展推动了多孔材料的合成，新的技术不仅给新型材料的制备带来可能，也弥补了非晶态固体或玻璃在传统工艺制备过程中产生的缺陷。作为性质优良的多孔材料，二氧化硅气凝胶以其高孔隙率和低热导率成为了已知材料中绝热效果最佳的材料。目前，二氧化硅气凝胶在建筑保温、航空航天以及特殊用途服装等领域均有应用，但是制备工艺所带来的危险性、制备周期长、工艺复杂等问题仍然无法规避。要实现二氧化硅气凝胶的商业价值，必须解决工业生产上的量化问题，简化制备工艺、缩短生产周期，尝试在常压条件下用廉价水玻璃制备SiO2气凝胶，并达到性能的最优化。

1。1 SiO2气凝胶的概述

1。1。1SiO2气凝胶的基本特征

SiO2气凝胶是由Si-O-Si链高度交联的湿凝胶经干燥后得到的以气体为介质、具有三维骨架结构的开孔纳米固体材料[2]。SiO2气凝胶的骨架结构如图1。1所示。

图1。1 SiO2气凝胶结构示意图

SiO2气凝胶结构具有两大特点，一是气凝胶为网状结构，二是其具有开孔性和相互连通性。前者保证了SiO2气凝胶具有低密度、高孔隙率以及高比表面积的优势，后者造就了其性能的特殊性，包括：低导热系数、低声传速度、低介电常数和对可见光高透明度等。低密度和高孔隙率使其成为最轻的固体材料；低热导率且阻燃使其可以作为最优绝热材料；而低声速能够使其用作消音器材[3]。

SiO2气凝胶的结构和性能使其在声、光、电、热及催化等各个领域都彰显了其强大的生命力，引起了众多学者的关注。

1。1。2 SiO2气凝胶的研究简史

1。2 SiO2气凝胶的性质及其应用

特殊的网状结构赋予了SiO2气凝胶独特的性能，它除了具有较低低密度和低导热系数之外，还具有高孔隙率、低声速和高比表面积等特点。SiO2气凝胶优良的性能，也使其可广泛应用于建筑保温、航空航天、隔热阻声、生物医药等领域。随着各项技术的不断进步，常压干燥制备 SiO2气凝胶的工艺不断完善，超临界干燥逐步被取代，SiO2气凝胶将会逐步实现工业化批量制备，应用领域也将不断拓展。

1。2。1 SiO2气凝胶的热学性质

SiO2气凝胶作为性能最优的绝热材料，与其他常用绝热材料相比，其导热系数极低，具体比较如表1。2所示。

表1。2常用绝热材料的导热系数

绝热材料 SiO2气凝胶 泡沫塑料 纤维毡 聚氨酯

导热系数W/(m·K) <0。024 0。023-0。045 0。048 0。022-0。026

绝热材料 聚苯乙烯 膨胀蛭石 膨胀珍珠岩