氣凝膠的阻燃性能研究進展

樊肖雄，張光磊，徐 亮，秦勝建

(石家莊鐵道大學材料科學與工程學院，石家莊 050043)

0 引 言

氣凝膠是一種具有納米多孔結構的新型材料，它通過溶膠-凝膠過程，采用超臨界干燥或冷凍干燥使氣體取代濕凝膠中溶液的同時保留其網絡骨架結構的方法制得[1]。由于其納米多孔網狀結構，氣凝膠材料具備了獨特的性能，如低密度、低導熱率、低折射率、低介電常數、低聲阻抗等，在熱學、力學、聲學、光學、電學、吸附等方面有著十分廣闊的應用前景[2]。

SiO2氣凝膠是世界上最早被研發出的氣凝膠，其由斯坦福大學的Kistler[3]在1931年采用鹽酸水解水玻璃的方法及超臨界干燥技術制得，之后Kistler還將氣凝膠定義為濕凝膠內的液體被氣體取代，同時保持凝膠骨架結構的多孔材料[4]。隨后一些研究者還制備了其它許多氧化物氣凝膠如Al2O3氣凝膠[5]、ZrO2氣凝膠等[6]。1987年，美國Lawrence Livermore國家實驗室的Pekala等[7]首次以間苯二酚和甲醛為原料，在堿性條件下經溶膠-凝膠過程和超臨界干燥制得了有機單體縮聚的氣凝膠，標志著有機氣凝膠研究的開端，隨后聚丙烯腈、聚乙烯醇等有機氣凝膠層出不窮[8]。碳氣凝膠作為一種新型輕質納米多孔的無定形炭素材料，最早通過碳化間苯二酚和甲醛氣凝膠獲得，后來隨著碳納米管和石墨烯的興起，碳納米管氣凝膠和石墨烯氣凝膠不斷被研發出來。

隨著氣凝膠制備技術的發展，不同種類的氣凝膠分別展示出其獨特的特點和優勢。氣凝膠的低熱導率使其成為保溫隔熱性能最好的材料之一，在建筑保溫、熱力管道等領域具有巨大的潛在市場[9]。……