冷凍干燥技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種非常有效的制備三維多孔材料的方法，它是由液體溶劑和溶質(zhì)顆粒組成的前體在模具內(nèi)冷凍為固體，固化的溶劑晶體在低壓低溫條件下升華，使液-氣界面轉(zhuǎn)化為固-氣界面，通過消除氣液相的差異來減小毛細(xì)管力，使干燥樣品保持體積和結(jié)構(gòu)不變，從而獲得多孔材料的成型方法。
在冷凍干燥制備氣凝膠的過程中，“冷凍”是調(diào)節(jié)產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵步驟。
如何冷卻、降溫到何種程度、溶質(zhì)的性質(zhì)等因素都會影響冰晶的形成和微觀形貌，可以利用控制冰晶的產(chǎn)生方向來控制氣凝膠微觀結(jié)構(gòu)。
Nishihara.H 等人利用控制預(yù)凍過程中冰晶的縱向生長獲得了垂直的定向排列的結(jié)構(gòu)，二氧化硅水凝膠單向冷凍過程中相分離形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，在冰棒的間隙處形成了二氧化硅骨架，冰棒經(jīng)解凍和干燥后，形成長而直的大孔。另外，研究結(jié)果顯示漿料固相含量、冷卻條件、溶質(zhì)粒徑大小、添加劑類型等都會對最終材料的孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的影響。
冷凍干燥法非常適合于制備復(fù)合氣凝膠，初始組分可以均勻地分散在初始懸浮液或溶液中，在冷凍過程中通常不會發(fā)生差異分離，所以最終復(fù)合材料中的相分布是均勻的，這對于多功能材料均勻性非常重要。
來源：上海比朗儀器制造有限公司
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦氣凝膠論壇）：凍干機(jī)（冷凍干燥機(jī)）之凍干技術(shù)制備氣凝膠