氣凝膠材料本身具有強(qiáng)度低、脆性高的缺點(diǎn)，為了克服這一缺點(diǎn)，需要對(duì)氣凝膠材料進(jìn)行改性，這是目前最重要的工藝，通過(guò)改性可賦予氣凝膠材料不同性能。目前氣凝膠材料改性最常用的方法就是摻雜，即加入摻雜劑或者增強(qiáng)/增韌材料，制備復(fù)合氣凝膠材料。
復(fù)合氣凝膠材料的制備方法通常有兩種：一種是在凝膠過(guò)程前加入摻雜材料；另一種是先制備氣凝膠顆?；蛘叻勰?，再加入摻雜材料和黏結(jié)劑，經(jīng)模壓或注塑成型制成二次成型的復(fù)合體。常用的摻雜材料有玻璃纖維、莫來(lái)石纖維、巖棉、硅酸鋁纖維等。摻雜材料種類的選擇主要依氣凝膠復(fù)合材料的應(yīng)用目的而定。氣凝膠可與玻璃纖維、陶瓷纖維或者碳纖維進(jìn)行復(fù)合，提高體系的結(jié)合力，使表面不易脆裂粉化。
在氣凝膠基體材料表面與更高強(qiáng)度與韌性的材料進(jìn)行復(fù)合，可提高整個(gè)材料體系的強(qiáng)度，拓寬更多的應(yīng)用領(lǐng)域。純纖維氈雖然有隔熱效果，但是表面纖維容易斷裂粉化，造成浮纖或粉末污染，不適合長(zhǎng)時(shí)間在高溫、壓縮和振動(dòng)條件下使用。為解決該問(wèn)題，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種新的氣凝膠材料復(fù)合辦法。在氣凝膠復(fù)合層的外部覆蓋一層更高強(qiáng)度、高韌性的材料如膨體聚四氟乙烯和阻燃 PET纖維的復(fù)合層，這類材料能夠應(yīng)用在汽車隔熱等特殊領(lǐng)域。
氣凝膠材料也可用作涂覆材料，在基體表面添加隔熱保護(hù)。將氣凝膠顆粒以及粘合劑、阻燃劑、發(fā)泡劑進(jìn)行混合制備出氣凝膠粘合劑組合物，并在氣凝膠涂料表面再涂覆熱反射層面，可大幅提升原材料的耐熱性能。
氣凝膠材料也可與阻燃劑協(xié)同使用，獲得更好的阻燃性的同時(shí)也能夠提高材料的強(qiáng)度和韌性。有一種Sb2O3-SiO2復(fù)合氣凝膠無(wú)機(jī)阻燃劑，具有較大的比表面積，其與塑料，橡膠等高分子聚合物基體產(chǎn)生了牢固的界面粘合力，提高了復(fù)合氣凝膠阻燃劑在聚合物熔體中的分散性、流動(dòng)性，提高了阻燃效果，減少了因添加無(wú)機(jī)類阻燃劑給聚合物基體造成的力學(xué)性能的損失。
氣凝膠材料也可與紡織纖維如無(wú)紡布、聚酯短纖、尼龍等制作成衣服面料，該面料可用于羽絨服、棉襖、戶外用品、防火服、宇航服及特種作業(yè)服等領(lǐng)域。該材料擁有良好的保溫性、隔熱性、耐磨性、防水性、防風(fēng)型，導(dǎo)熱系數(shù)低于0.05W/(m·K)， 比羽絨羊毛導(dǎo)熱系數(shù)還低。
常見的氣凝膠產(chǎn)品形態(tài)主要有保溫氣凝膠氈、板、布、紙、顆粒、粉末和異形件等：
（1）氣凝膠氈是指使用纖維增強(qiáng)法以改善氣凝膠脆性、增強(qiáng)力學(xué)性能制備而成的氣凝膠復(fù)合材料。其原理是將纖維作為支撐骨架，支撐具有納米孔結(jié)構(gòu)的氣凝膠，使制得的復(fù)合材料更適用于多領(lǐng)域的應(yīng)用。
使用纖維增強(qiáng)制備氣凝膠氈可以加強(qiáng)氣凝膠的力學(xué)性能
制備氣凝膠氈最簡(jiǎn)單的方法是將短纖維（后來(lái)發(fā)展到預(yù)制纖維氈）在凝膠之前加入到溶膠中，使得兩者能夠充分結(jié)合以生成復(fù)合材料。
制備使用的纖維分兩大類：一類是有機(jī)纖維（聚丙烯纖維、碳纖維、芳綸纖維等）；另一類是無(wú)機(jī)纖維（硅酸鋁纖維、陶瓷微纖維和玻璃纖維等）。各種研究表明使用纖維增強(qiáng)制備氣凝膠復(fù)合材料可以加強(qiáng)氣凝膠的力學(xué)性能，使二氧化硅氣凝膠的實(shí)用性進(jìn)一步增強(qiáng)。
氣凝膠氈
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（2）氣凝膠布、紙和異形件主要用于一些特殊需要領(lǐng)域。如氣凝膠布主要是服裝鞋帽領(lǐng)域，氣凝膠紙（薄氈）主要是熱電池和一些空間極小或管徑極細(xì)或希望纏繞施工的領(lǐng)域，氣凝膠異形件基本上都是軍工應(yīng)用。
（3）氣凝膠板：其實(shí)氈與板一個(gè)主要區(qū)別僅僅是硬度的不同，氈有柔韌性可卷曲，板有一定的剛度，不易彎曲。板的主要應(yīng)用是大型設(shè)備保溫以及未來(lái)的建筑節(jié)能內(nèi)外墻的保溫。
氣凝膠板
（4）氣凝膠顆粒：目前主要應(yīng)用是利用氣凝膠透明性，填充在PC板或者中空玻璃中做采光隔熱板。
氣凝膠顆粒
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（5）氣凝膠涂料：傳統(tǒng)保溫材料里涂料是非常重要的一類產(chǎn)品，在很多領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的重要作用，氣凝膠涂料相比傳統(tǒng)的涂料具有更低的導(dǎo)熱系數(shù)，具有良好的保溫隔熱效果。
氣凝膠涂料
常見的氣凝膠制成品及其功能如下：
（1）氣凝膠隔熱墊：主要應(yīng)用于電芯間、模組間，以氣凝膠鉆作為防火隔熱芯材，用薄膜或涂層封裝，兼具緩沖功能的復(fù)合產(chǎn)品。可裝配于電芯間及模組間，有效阻隔熱擴(kuò)散。
（2）膨脹型防火涂料：主要應(yīng)用于鋁制PACK等，雙組份無(wú)溶劑型環(huán)氧防火涂料，涂刷于異型基材表面，遇火時(shí)涂層發(fā)泡膨脹并碳化形成隔熱耐火層，可應(yīng)用于鋁制PACK 等部位提高其耐火性能。
（3）氣凝膠防火毯：主要應(yīng)用于模組PACK、車身底板部位，以氣凝膠氈作為防火隔熱層，使用玻纖布等貼面復(fù)合，可大面積使用的防火隔熱產(chǎn)品。產(chǎn)品可用于模組 PACK 及車身底板部位，延緩電池火焰蔓延，保護(hù)人員安全。
（4）防火絕緣復(fù)合帶：主要應(yīng)用于模組外側(cè)，以陶瓷化硅橡膠與玻纖布復(fù)合而成的耐高溫防火絕緣材料，可應(yīng)用于模組外側(cè)，解決電池組高溫下絕緣失效問(wèn)題。
（5）氣凝膠泡棉：主要應(yīng)用于車載電子、電池組等，以氣凝膠與有機(jī)材料復(fù)合而成的彈性泡棉材料，產(chǎn)品隔熱性能突出、輕薄有彈性，可應(yīng)用于消費(fèi)電子、車載電子、電池組等部位進(jìn)行隔熱或保溫。
來(lái)源：熱象納米、開源證券
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦氣凝膠論壇）：氣凝膠材料的不同形態(tài)與制品