氣凝膠由于自身強(qiáng)度低、脆性大、成型困難等缺點(diǎn)，通常需要進(jìn)行力學(xué)增強(qiáng)改性才能獲得實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。氣凝膠的力學(xué)增強(qiáng)改性可分為無(wú)機(jī)增強(qiáng)、聚合物增強(qiáng)和有機(jī)無(wú)機(jī)雜化增強(qiáng)。
無(wú)機(jī)增強(qiáng)
用正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、莫來石纖維為原料，采用溶膠凝膠，超臨界干燥和1200℃高溫裂解工藝制備氣凝膠隔熱復(fù)合材料，得到的氣凝膠復(fù)合材料加工成型性較好。以硅酸鋁纖維和玻璃纖維為骨架材料，通過常壓干燥制備了纖維復(fù)合Si02氣凝膠材料。兩種纖維復(fù)合Si02氣凝膠材料耐高溫，具有較高的防火性能和隔熱性能，燃燒性能均達(dá)到A級(jí)。
聚合物增強(qiáng)
聚合物增強(qiáng)是將高聚物引入到氣凝膠材料骨架或孔洞內(nèi)，與Si02 顆粒形成有機(jī)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)起到增強(qiáng)的作用，該方法能夠顯著提高氣凝膠的整體性和力學(xué)性能，是一種理想的增強(qiáng)方法。氣凝膠的性能主要由其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)決定，選擇合適的聚合物種類和含量，可有效調(diào)控交聯(lián)Si02氣凝膠力學(xué)和成型性。將親水性的PVA與超疏水Si02氣凝膠結(jié)合制備出了隔熱氣凝膠復(fù)合材料，該材料利用界面特殊的相互作用很好的保持了氣凝膠的微孔結(jié)構(gòu)。將海藻酸引入到Si02顆粒表面，有效抑制了Si02氣凝膠在干燥時(shí)因表面張力作用出現(xiàn)的坍塌現(xiàn)象，制備得到的復(fù)合氣凝膠材料具有較高的表面積和孔隙率。具有可燃性的有機(jī)聚合物與Si02增強(qiáng)了氣凝膠的骨架，大大提高了材料的韌性和成型性，但同時(shí)也降低了復(fù)合氣凝膠的阻燃性能。
有機(jī)無(wú)機(jī)雜化增強(qiáng)
將有機(jī)材料與無(wú)機(jī)氣凝膠形成支撐骨架，利用機(jī)械強(qiáng)度高的有機(jī)材料充當(dāng)脆性氣凝膠結(jié)構(gòu)的載體，可以增強(qiáng)氣凝膠的機(jī)械性能。通過形成包含硅膠骨架和纖維素納米纖維網(wǎng)絡(luò)的納米級(jí)互穿網(wǎng)絡(luò)來增強(qiáng)硅膠氣凝膠，將木醋桿菌在固體瓊脂上生長(zhǎng)形成的細(xì)菌纖維素，通過凝膠和超臨界干燥后形成了低密度、高比表面積、高孔隙率和低導(dǎo)熱系數(shù)，并具有出色彎曲和拉伸性能的增強(qiáng)Si02氣凝膠。在聚酰亞胺增強(qiáng)的Si02氣凝膠結(jié)構(gòu)中加入粘土材料，結(jié)果表明，粘土表面的羥基通過與凝膠網(wǎng)絡(luò)的共價(jià)鍵和氫鍵相互作用能顯著增強(qiáng)材料的模量，并略微減小了材料的比表面積。
