文 献 综 述

1 引言

随着现代经济发展，能源的需求越来越大，但是可用能源越来越少，价格越来越高，这些都制约了经济的发展，为了缓解能源危机，越来越多的人开始重视节能减排。二氧化硅气凝胶因为其轻质、保温、隔热的性能在航天、化工、冶金、节能建筑等领域越来越受到大家的重视与研究。现在，气凝胶已被广泛应用于声阻抗耦合材料^[1]，催化剂及载体^[2]，高效隔热材料^[3]、制备高效可充电电池^[4]以及激光聚变靶材料^[5]等领域。但因为纯二氧化硅的低密度、高孔隙率的特点使它的力学性能急剧下降,气凝胶强度低、脆性大^[6]让气凝胶难以运输、处理和应用，限制了它的商业发展，增强气凝胶的韧性和强度得到大家的广泛重视。本文对主要对二氧化硅气凝胶材料及其低密度材料进行了综述。

2 二氧化硅气凝胶材料

2.1概述

二氧化硅气凝胶是一种具有纳米结构的多孔材料。有密度低（可低至3kg/m3）、比表面积大（达800～1000m2/g）、孔隙率高(达80～99.8%)、声速低（lt;100m/s）以及绝热性能好等特点^[7-9]。在力学、声学、热学、光学和电学等诸方面均得到广泛应用。

1931年Kistle^[10]用硅酸钠当做硅源，在盐酸的催化下，制备了水凝胶，通过溶剂置换和乙醇超临界干燥，制备了SiO2气凝胶。此后几年他详细的研究了SiO2气凝胶的特性，并制备了许多其它的气凝胶材料，如：Al2O3、WO3等^[11]。但是，这并没有引起其他人的重视，直到60年代，Teichner^[12]的研究才使气凝胶的制备有了很大的发展,选用有机物#8212;正硅酸四甲酯（TMOS）作为二氧化硅的原料制备硅气凝胶、甲醇为溶剂，加人一定量的水和催化剂，使之发生水解和聚合反应，直接生成醇凝胶，因而不需要长时间的溶剂交换，通过醇的超临界干燥便可获得性能良好的气凝胶材料。TMOS有毒，直到到1986年，Russog R选用正硅酸四乙酯（TEOS）和乙醇替代正硅酸四甲酯和甲醇同样成功的制备出硅气凝胶。1989年，Pekala^[13]首次合成有机气凝胶，以间苯二酚和甲醛为原料，经溶胶-凝胶聚合、溶剂置换和超临界干燥首次成功的制备了间苯二酚甲醛有机气凝胶，碳化后得到炭气凝胶。到90年代，气凝胶成为全球研究热点。目前，已研制的气凝胶多达几十种，包括炭气凝胶、无机气凝胶、复合气凝胶。