二氧化硅气凝胶因其优异的隔热、轻质及高比表面积等特性，被广泛应用于建筑、航空航天、储能和吸附等领域。然而，传统超临界干燥技术由于高昂的设备成本和复杂的工艺流程，限制了气凝胶的大规模工业化应用。为此，我们团队致力于研发常压制备二氧化硅气凝胶的技术，并在关键性能上实现了对超临界技术的超越。
技术原理与创新
常压制备二氧化硅气凝胶的核心在于通过优化溶胶-凝胶体系和干燥工艺，克服毛细力导致的网络收缩问题，同时保持气凝胶独特的微观结构。以下为我们的技术亮点：
1、表面化学修饰
利用高效硅烷修饰技术，对湿凝胶进行表面疏水化处理。修饰后，二氧化硅网络表面形成低表面能的有机基团，大幅减小干燥过程中毛细力的作用。
2、溶剂置换优化
通过多步溶剂置换，将湿凝胶中的水分逐步替换为低表面张力的有机溶剂。溶剂的选择与置换条件经过精确调控，最大程度避免凝胶骨架的坍塌。
3、增强凝胶网络强度
采用特定的前驱物和优化的凝胶老化工艺，提高了湿凝胶的网络强度，使其在干燥过程中具有更高的抗变形能力。
4、常压干燥新工艺
结合低温与缓速干燥策略，确保溶剂缓慢蒸发，有效保留凝胶的纳米级孔隙结构。
5、配方的调整优化
除工艺调整外，为保证高质量的常压工艺的气凝胶生产，我们团队根据不同的硅源研制出多种配方，使得多种硅源能在常压工艺下生产出优质的气凝胶。
性能优势对比
通过常压制备技术，我们成功制备了比表面积、孔容及孔径与超临界技术生产的二氧化硅气凝胶相媲美的产品。具体表现如下：
| 性能对比 | 多点BET比表面积（m²/g） | BJH孔容（cc/g） | BJH孔径（nm） |
| 常压干燥-破碎（本司） | 1004 | 5.3 | 16.8 |
| 超临界-破碎（本司） | 861 | 3.9 | 18.2 |
| 超临界-破碎（xx公司） | 699 | 3.7 | 21.4 |
| 超临界-破碎（xx公司） | 728 | 3 | 16.6 |
多尺度特征对比：
（微科普：一般描述材料行为的层次分为四种，其多尺度特征为:宏观（试样）→介观（材料微结构中比较大的部分，多个夹杂、薄层、梯度的组合体）→微观（位错、单位体积孔隙和夹杂）→纳观（原子水平））
实验和实际应用验证表明，常压制备的气凝胶在隔热性能和力学性能方面表现优异，尤其在吸附、催化载体等领域展现出更多潜力。
经济与环保价值
- 生产成本低
相较于超临界干燥技术，常压制备技术无需昂贵的高压设备及操作环境，整体设备投资和运行成本降低约30%-50%。这为大规模工业化提供了经济基础。 - 绿色可持续发展
工艺中使用的溶剂可循环利用，且常压干燥工艺能耗更低，减少了碳排放，符合绿色制造理念。
应用前景
常压制备二氧化硅气凝胶技术的成熟，为其在多领域的广泛应用铺平了道路，尤其在以下领域展现了强大竞争力：
- 建筑保温：低成本高性能气凝胶为节能建筑提供了可行方案；
- 石化吸附：更高的比表面积和孔容使其在重油脱硫、吸附剂领域具有更强优势；
- 航空航天：轻质、耐热气凝胶可应用于隔热防护材料。
结语
通过创新的常压制备技术，我们不仅突破了传统气凝胶生产中的成本和设备瓶颈，还在关键性能上实现了对超临界技术的超越。未来，我们将继续优化工艺，推动二氧化硅气凝胶技术在更广泛领域的应用，为工业可持续发展提供更多可能。
