納米氣凝膠氈簡稱氣凝膠氈，以納米二氧化硅和氣凝膠為主要材料 ,柔性保溫氈由玻璃纖維棉或預(yù)氧化纖維氈的特殊工藝制成。納米氣凝膠氈目前約4000C固體絕熱材料在溫度區(qū)域內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)較低 ,它具有柔軟、切割密度小、無機防火整體疏水、綠色環(huán)保等特點。可替代傳統(tǒng)的柔性保溫材料，如玻璃纖維制品、石棉保溫氈、硅酸鹽纖維制品等。市場上銷售的納米氣凝膠氈是塊狀的，當然，可以根據(jù)客戶的需要任意形狀。雖然在納米氣凝膠氈中添加的氣凝膠不多，但不影響其使用效果。雖然納米氣凝膠氈的隔熱效果很好，但在市場上并不流行。它之所以不流行，是因為它必須從納米一氧化硅氣凝膠開始。本文首先介紹了納米二氧化硅氣凝膠的制備工藝。

SiO2氣凝膠的制備一般可分為 生成溶膠-凝膠法SiO2醇凝膠工藝和干燥SiO兩個氣凝膠工藝：

1.溶膠-凝膠法制備SiO二醇凝膠工藝

溶膠凝膠過程是指線度為1 ~ 100nm固體顆粒均勻分散在適當?shù)囊后w中形成的單相溶液在一定的反應(yīng)條件下轉(zhuǎn)化為具有一定強度的多孔固體塊（凝膠）。因此，溶凝膠過程是SiO形成氣凝膠納米多孔結(jié)構(gòu)的前提和基礎(chǔ)。

目前，正硅酸乙脂在國內(nèi)外廣泛用作制備SiO氣凝膠的主要原料。制備方法是先酸化正硅酸乙脂(加入HCI)制備溶膠，在溶膠中加入堿性物質(zhì)(如NH4OH)調(diào)節(jié)pH值至5 ~ 7.強烈攪拌，然后陳化幾天，充分連接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)微區(qū)，獲得高強度凝膠體。將這種充滿水的凝膠體反復(fù)浸泡在水中，去除各種可溶離子，然后在Z醇中浸泡很長時間（乙醇不參與反應(yīng)，用作調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)密度的稀釋劑，較終調(diào)節(jié)氣凝膠密度）。在浸泡過程中，水和乙醇相互溶解。最后，凝膠中的大部分水分子被乙醇取代SiO2醇凝膠。

2、干燥SiO2 氣凝膠工藝

要得到SiO2.對于氣體凝膠，必須首先嘗試去除凝膠網(wǎng)孔中的溶劑和反應(yīng)殘留物。由于孔的尺寸為納米量級，在不損壞納米結(jié)構(gòu)的情況下，極難去除這些液體物質(zhì)，因此選擇合適的干燥工藝至關(guān)重要。

因為凝膠表面有大量的凝膠，OH等親水離子團，使凝膠體的微孔有很強的毛細作用。強大的毛細作用力導(dǎo)致凝膠體納米量級的孔隙消失。因此，傳統(tǒng)的干燥方法，即在室溫或適當加熱條件下，溶劑自然揮發(fā)或通過減壓揮發(fā)，會逐漸收縮凝膠體積，破壞開裂的納米孔結(jié)構(gòu)，體積密度迅速增加， 最后碎成很多小塊，得不到氣凝膠，可以作為納米孔的超級絕緣材料。目前，主要采用的干燥方法為超臨界干燥法和非超臨界干燥法。

(1)超臨界干燥法

超臨界干燥技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型化。在超臨界狀態(tài)下，氣液之間不再存在界面，而是成為氣液之間的均勻流體。這種流體逐漸從凝膠中排出，因為沒有氣一液界面，也沒有毛細作用，所以不會引起|凝膠體的收縮和結(jié)構(gòu)的破壞。直到所有流體都從凝膠體中排出，較終獲得具有納米孔結(jié)構(gòu)的超輕氣凝膠。

目前，超臨界干燥中使用的介質(zhì)包括水、乙醇和液體CO2水的臨界溫 度為374.11,壓力為22MPa,乙醇的臨界溫度為239，壓力為8，CO臨界溫度為31.10,壓力是7.37MPa。從上述數(shù)據(jù)可以看出，使用液體CO較低溫度和壓力作為超臨界干燥介質(zhì)所需的較安全操作。另一方面，低溫干燥基本保持了醇凝膠的微觀結(jié)構(gòu)，為研究結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系創(chuàng)造了條件，使該技術(shù)更接近實用性。因此，目前國內(nèi)外大多采用液體CO作為超臨界干燥介質(zhì)。

采用液態(tài)CO超臨界干燥一般采用醇化凝膠。將醇化凝膠放入高壓釜中，然后將高壓凝膠放入高壓釜中CO2氣體在管道中冷卻成液體后，充入高壓釜，然后緩慢加熱高壓釜，直到達到超臨界壓力，然后緩慢加熱，緩慢釋放CO直到釜內(nèi)壓力與外部大氣壓平衡超過臨界干燥過程，介質(zhì)通常持續(xù)3次~ 7d ,醇凝膠和液體CO2中,乙醇逐漸溶于凝膠孔中CO2后形成以CO2為主的單.溶液體系。

納米氣凝膠氈

(2)非超臨界干燥法

雖然超臨界干燥法可以保證SiO2氣凝膠在F干燥過程中結(jié)構(gòu)不受損壞，但超臨界干燥過程需要高壓設(shè)備，控制條件惡劣，整個干燥過程耗時，制備效率低。因此，氣凝膠的制備成本非常高，限制了塊狀氣凝膠的大規(guī)模推廣和應(yīng)用。因此，常壓和低于臨界條件的制備方法引起了廣泛的重現(xiàn)。

常壓和次臨界干燥法制備的凝膠大致可分為兩兄弟：一種情況是用表面張力小的液體代替凝膠中表面張力大的液體，然后在常壓或次臨界壓力下分步干燥；另一種情況是將老化的氣凝膠烷基化，用有機溶劑代替水，然后在常壓下干燥。

采用相對廉價的多聚硅為硅源利用表面修飾以及降低凝膠孔洞中液體的表面張力等技術(shù),減小SiO2凝膠在干燥過程中收縮，在常壓下成功制備SiO2氣凝膠。這些氣凝膠是典型的納米孔超絕緣材料，導(dǎo)熱性略高，但避兔采用昂貴的超臨界干燥技術(shù)，有利于SiO大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用氣凝膠。

正硅酸乙脂(TEOS)兩步水解收縮，用乙醇溶劑替換TEOS乙醇溶液浸泡、老化，在表面張力比水小得多的乙醇分級干燥下實現(xiàn)了塊狀氣凝膠的非超臨界干燥制備,所得的SiO氣凝膠具有一定的強度和良好的形狀，其微結(jié)構(gòu)、粒徑和孔分布也完全一致。

了解了納米SiO2氣凝膠的制備過程是否非常繁瑣，正是因為其制備工藝仍然復(fù)雜，成本高，單一SiO2.氣凝膠強度很低，不能大規(guī)模生產(chǎn)，導(dǎo)致納米SiO2.納米氣凝膠氈等以氣凝膠為主要材料的納米保溫材料價格高于其他保溫材料。然而，隨著制備技術(shù)的不斷改進和工業(yè)成本的不斷降低，納米氣凝膠氈將在國防、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，并將在絕緣領(lǐng)域引發(fā)劃時代的技術(shù)革命。