1。3。3 凝胶的干燥工艺

作为SiO2气凝胶制备过程的最后一步，干燥过程也是气凝胶成败的关键。不当的操作，可能会导致气凝胶孔隙结构坍塌，凝胶收缩变形，性能也会相应变差。所以，要优化气凝胶性能、简化生产工艺从而实现工业量化，必须从干燥方法入手，寻找出危险性小、成本低、工艺简便的干燥方法。目前常用的干燥方法有常压干燥法、超临界干燥法、冷冻干燥法等。

（1） 常压干燥法

常压干燥的过程通常是湿凝胶陈化、进行溶剂交换，然后对凝胶进行表面疏水处理改性，然后冲洗后干燥。常压干燥安全性高，制备过程所需的设备简单便宜，并且干燥过程易操作，所以是最容易走向工艺化大规模生产的气凝胶干燥方法，因此研究常压干燥条件下制备低密度SiO2气凝胶具有重要的意义。

常压干燥具有自己的优点但也不能回避其缺点，最主要的问题是在常压干燥的过程中网络孔道中溶剂的表面张力引起毛细管力造成凝胶收缩，网络结构垮塌，因此常压干燥制备的气凝胶碎小的、透明性差，并且振实密度偏高，性能明显差于超临界制备的气凝胶[9]。因此，当前研究的重点是在常压条件下，尽可能使用最简单工艺流程在较短的制备周期里制备出性能最佳的产品。

（2）超临界干燥法

超临界干燥不仅能在高温环境下进行，还能再低温条件下进行。前者是将进行了醇溶剂交换后的凝胶在温度和压力高于溶剂临界条件下干燥，得到的表面为-OR基团的气凝胶；后者的溶液交换剂低于室温，并在小于80bar的压力和低于40℃的温度下进行干燥，这种工艺过程所获得的SiO2气凝胶表面与高温得到的基团不同，几乎全部为-OH基团。

目前，获得性能优异的气凝胶大多数所采用的干燥方法为超临界干燥法。然而，高温超临界干燥的干燥设备昂贵，能耗高、危险性较大、产能低且工艺条件苟刻，操作过程中具有一定的危险性，这些都限制了SiO2气凝胶大规模、低成本的生产。 

（3）冷冻干燥法

通过在低温下冷冻凝胶孔隙中的溶剂，釆用升华的手段将冷冻后的溶剂除去而得到气凝胶的一种干燥的方法称为冷冻干燥法[7]。气凝胶在干燥之前，其骨架内部孔隙中残存部分液态溶剂，这些溶剂会因毛细现象形成弯液面而产生一定毛细压力，这会导致凝胶骨架塌陷[10]。低温状态下，溶剂由蒸发过程就变成升华过程，这种干燥方法的优点是有效减小了毛细压力，但也存在一定的缺点气凝胶产品多为粉末状，颗粒细小。

1。4 明胶/二氧化硅复合材料的概述

1。4。1 明胶的基本特征

明胶的本质是蛋白质，它是由动物皮肤、骨、肌膜、韧带等结缔组织中的胶原蛋白部分水解而成的生物大分子蛋白质。这种蛋白质片段的混合物中含有18中氨基酸，因此，明胶具有其具有多种生物学活性。此外，它还具有良好的生物相容性、可降解性以及溶胶-凝胶的可逆转换性、极好的成膜性以及入口即化等特性，现已广泛应用于食品、保健品、医药、感光、化妆品等领域[24]。

作为热可逆性混合物，明胶无固定的相对分子量和结构，可溶于热水，低温条件下，明胶溶液会迅速凝胶，具有一定的强度。作为天然的高分子材料，明胶具有与生物体组织结构相似的结构，具有优良的生物相容性。同时，明胶作为一种有效的保护胶体，具有良好的乳化性质，能够有效阻止晶体或离子的聚集。

1。4。2 二氧化硅的基本特征

白炭黑是具有一定的枝杈结构的二氧化硅，从制备方法来说，分为气相法白炭黑和沉淀法白炭黑，即气相二氧化硅和沉淀二氧化硅。