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傳統的透明二氧化硅氣凝膠可以實現白天比環境溫度高25℃的強勁太陽能加熱和夜間7℃的低于環境的冷卻。該研究指導了對二氧化硅氣凝膠熱管理行為的全面理解，并通過調整二氧化硅氣凝膠的光學和導熱性能，導致二氧化硅氣凝膠的ODTM應用。

1931年，Samuel Stephens Kistler發現了第一個氣凝膠，即SA。Kistler的方法也適用于其它氣凝膠的制備，如氧化鋁、氧化鎢、氧化鐵、氧化錫、酒石酸鎳、纖維素、硝酸纖維素、明膠、瓊脂、橡膠氣凝膠等。然而，這一過程繁瑣且耗時，直到1968年S. J. Teichner及其同事重新發現氣凝膠后，人們才對氣凝膠領域產生了興趣。

(a)復合材料光熱轉化過程示意圖,(b) cnc氣凝膠、A - CNC氣凝膠、A - CNC/STA-5EGaIn氣凝膠和A - CNC /STA-5EGaIn/MoS2氣凝膠的紫外-可見-近紅外反射光譜,(c) 1 kW m?2下A - CNC /STA-5EGaIn氣凝膠和A - CNC /STA-5EGaIn/MoS2氣凝膠的表面溫度變化曲線,(d) A - CNC /STA-5EGaIn氣凝膠在

(a)未經處理的KF; (b) KF氣凝膠;(c) KF- PVA5和(d) KF-PVA5 - BGP10氣凝膠的SEM圖像;(e) KF、KF- PVA5和KF-PVA5 - BGP10氣凝膠的FTIR光譜;(f) BGP和KF-PVA5-BGP10氣凝膠的核磁共振譜;(g) KF和KF-PVA - BGP氣凝膠孔隙度;(h) BGP和KF-PVA5-BGP10氣凝膠的高分辨的N1sXPS光譜;

(c) GA 和 SiC/CF-GA 1:1 氣凝膠厚度為 2.7 毫米時的阻抗匹配度。(d) SiC/CF-GA 1:1 氣凝膠石墨烯薄片的元素映射圖像、TEM 圖像和 HRTEM。(e) SiC/CF-GA 氣凝膠的電磁波衰減機制示意圖。(f) SiC/CF-GA 1:1 氣凝膠與已報道的碳基氣凝膠的 EAB 和填充量比較。 圖4.

圖14.熱導率與氣凝膠樣材料的抗壓強度關系示意圖。

總結：該文研究揭示了二氧化硅氣凝膠在不同環境下被動保溫、被動加熱或被動冷卻的按需熱管理（ODTM）。二氧化硅氣凝膠的ODTM行為可以簡單地通過其光學性質的變化來實現，例如太陽光透明度和紅外發射率，這些變化可以通過構建塊的微觀結構和表面成分設計來控制。該研究指導了對二氧化硅氣凝膠熱管理行為的全面理解，并通過調整二氧化硅氣凝膠的光學和導熱性能，導致二氧化硅氣凝膠的ODTM應用。

(a)PP、PG、PGL5、PGL10、PGL15氣凝膠的壓縮應力-應變曲線；(b)PVA基材料的壓縮模量與之前報道結果的比較；(c)PGL15氣凝膠垂直壓力測試的數字圖像。 圖4. (a)氣凝膠的熱導率；(b)PP和PGL15氣凝膠在150℃板狀加熱器下加熱的紅外圖像。

三維(3D)多孔氣凝膠由于其低密度和高孔隙率而被設想為潛在的絕緣材料。其中常用的是陶瓷基氣凝膠和聚合物基氣凝膠。另一方面，聚合物氣凝膠比硅基氣凝膠具有更高的延展性，但其導熱系數通常高于空氣。目前隔熱材料通常用于降低建筑物的能源消耗。大多數商用產品在白天的熱導率低，絕緣性能差，太陽光反射率和熱發射率小。

(a) rGO/LDC氣凝膠制備工藝示意圖，碳化前(b)和碳化后(f)不同形狀的氧化石墨烯/木質素多孔復合泡沫(rGO/LDC氣凝膠)的數碼照片，(c, d, e) GO/木質素復合泡沫和(g, h, i) rGO/LDC氣凝膠的橫向SEM圖像，(j)提出了rGO/LDC氣凝膠具有橫向入射波的電磁干擾屏蔽機理，(k) SSE/t作為典型屏蔽材料密度的函數。

氣凝膠作為眾所周知的多孔固體納米材料，具有極低密度、超低導熱系數、高比表面積、強吸附能力等特點，已發展成為一種理想的材料家族，應用于隔熱、儲能、催化、傳感器、環境修復等各種新興領域。氣凝膠粉、氣凝膠氈、氣凝膠纖維、氣凝膠膜、氣凝膠單體等結構簡單的氣凝膠已經得到了大量的研究，但迫切需要具有復雜結構的氣凝膠來突破性能極限，拓展應用領域。

所得水泥氣凝膠的質量密度僅為0.015 g cm?3。合成的水泥氣凝膠在剛度(315.65 MPa)和韌性(14.68 MJ m?3)方面表現出超高的力學性能。水泥氣凝膠內部具有多尺度孔隙的高孔隙結構極大地抑制了傳熱，從而實現了超低導熱系數(0.025 W/(mK))。此外，無機C-A-S-H納米顆粒在水泥氣凝膠中形成防火屏障，具有良好的阻燃性（極限氧指數高達46.26%，UL94-V0）。

03 圖文導讀 圖1 納米復合氣凝膠設計原則 圖2 納米復合氣凝膠仿貝殼結構 圖3 納米復合氣凝膠抗壓性能 圖4 納米復合氣凝膠的恒溫力學性能 圖5 納米復合氣凝膠高絕熱性能

目前，已經開發了幾種具有不同功能的氣凝膠纖維，與其他有機或無機氣凝膠纖維相比，PI氣凝膠纖維具有良好的耐溫性和優異的力學性能，在大范圍溫度下的熱管理紡織品中顯示出相當大的潛力。然而，目前所有策略都需要在紡絲后進行后處理，如超臨界干燥或冷凍干燥，以保持氣凝膠纖維的高度多孔結構，這是費時且成本高的。通過常壓干燥快速制備PI氣凝膠纖維仍然是一個巨大的挑戰。

石墨烯氣凝膠質量輕、比表面積大，所以對污染物的吸附量高，在環境治理方面有著很大的潛力，它能很好地吸附水里面的油污和有機染料，且在吸收后還能做到原油回收，氣凝膠本身也能重新再使用。

因此，開發具有高孔隙體積和低導熱系數的氣凝膠纖維是理想的用于個人隔熱和調節的熱調節材料。氣凝膠是一種具有多孔結構和大表面積的材料。近年來，氣凝膠纖維作為理想的高多孔性絕緣纖維的出現引發了大量的研究，產生了各種氣凝膠纖維的設計和生產。由氣凝膠纖維編織的織物具有優異的性能，如優異的透氣性和隔熱性。

氣凝膠是一種多孔材料，由具有空氣-氣相的微孔固體組成。獨特的互連網絡結構具有密度低、比表面積大等顯著特點，在電磁波衰減和隔熱方面發揮著關鍵作用。李及其同事制備了一種具有相當大的電磁波衰減和隔熱性能的有機-無機氣凝膠型材料。梁等人通過將MXene和石墨烯相結合，制備了一種混合氣凝膠，達到了令人印象深刻的效果。

具有低熱阻的碳基材料有利于冷卻電子設備，而具有高熱阻的氣凝膠則起到隔熱作用。然而，使用相同的材料實現熱傳導和隔熱是一項重大挑戰。近期，廈門大學張學驁教授、蔡偉偉教授、張宇鋒副教授研究采用溶劑熱法合成了石墨烯氣凝膠，高溫退火降低了石墨烯氣凝膠的熱阻。具有可調熱阻的彈性石墨烯氣凝膠使其具有隔熱和導熱的雙重功能成為可能。80%壓縮應變的石墨烯氣凝膠的熱阻比原始狀態低3.3倍。

（a） PG氣凝膠及其石蠟相變復合材料的制造示意圖。（b,c）PG4的側視圖和（d，e）俯視圖SEM圖像。（f） PG4的數碼照片。 圖 2. (a) 在 OPAN/GO 懸浮液中以不同的初始 GO 比率制備的 PG 氣凝膠的表觀密度。插圖顯示了不同 PG 氣凝膠的尺寸。(b) PG 氣凝膠的 XRD 圖。(c) PG 氣凝膠的 (002) 衍射角和 FWHM 圖。

，表明本研究所制備氣凝膠具有廣闊的應用前景。