聚酰亞胺氣凝膠材料的制備及其應用

劉 婷，劉 源，王曉棟，沈 軍，張 澤，習 爽，劉 群

1) 上海理工大學理學院，上海 200093 2) 同濟大學物理科學與工程學院上海市特殊人工微結構材料與技術重點實驗室，上海 200092

自1931年Kistler[1]首次制備出氣凝膠開始，該材料便憑借其優良的性能得到了廣泛的研究與發展.氣凝膠[2-3]是一種由納米顆粒或聚合物分子鏈構成網絡結構的三維納米多孔材料[4]，主要制備方法采用溶膠-凝膠[5-6]技術.氣凝膠在濕凝膠狀態下形成納米多孔結構，經采用適當的干燥方法轉變為干固相.濕凝膠在干燥過程中由于受到毛細壓力、滲透壓力、分離壓力、濕度應力等力的作用，凝膠的體積會發生收縮，骨架也會發生破壞.為了減小破壞骨架的作用力并增強凝膠網絡的機械抵抗性，濕凝膠一般采用減小液相表面張力，增大凝膠孔徑，增強凝膠機械強度等方法來避免凝膠結構的收縮與破壞.常用的干燥方法為超臨界干燥法[7]，該法利用超臨界態使氣液界面消失來避免液體的表面張力.由于氣凝膠是一種具有超高孔隙率的三維多孔材料，所以具有低折射率、低熱導率、低介電常數、低聲阻抗、高比表面積、超低密度等特性，在保溫隔熱、吸附催化、儲能載藥、抗震減壓、隔聲吸音、離子捕獲、航空航天等方面均具有廣闊的應用前景[8-9].

氣凝膠主要由無機氣凝膠[10-11]和有機氣凝膠[12]兩大類組成.無機氣凝膠材料包括金屬單質氣凝膠[13]（Au、Ti等）、金屬氧化物氣凝膠[14]（SiO2、TiO2、Al2O3等）和硫族化合物氣凝膠[15]（CdS、PbS等）.第一塊無機氣凝膠是Kistler制備出的二氧化硅（SiO2）氣凝膠.二氧化硅（SiO2）氣凝膠[16]是一種隔熱防熱性能非常優異的輕質透明材料，具有極低的導熱系數，通常能達到0.015 W·m-1·K-1量級；……