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1931年，Samuel Stephens Kistler發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)氣凝膠后，人們才對氣凝膠領(lǐng)域產(chǎn)生了興趣。

三維(3D)多孔氣凝膠由于其低密度和高孔隙率而被設(shè)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(dǎo)熱系數(shù)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(shù)商用產(chǎn)品在白天的熱導(dǎo)率低，絕緣性能差，太陽光反射率和熱發(fā)射率小。

因此，由于交聯(lián)的二氧化硅網(wǎng)絡(luò)，SA-TIMs具有比純SA高得多的強(qiáng)度；同時，它也展現(xiàn)了有機(jī)材料和無機(jī)材料不同于單個材料的優(yōu)點。 圖14.熱導(dǎo)率與氣凝膠樣材料的抗壓強(qiáng)度關(guān)系示意圖。

總結(jié)：該文提出了一種混合-紡絲輔助冷凍鑄造（BSFC）策略，將顆粒改性碳纖維加入石墨烯氣凝膠中，以實現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)化和功能增強(qiáng)。這種方法為創(chuàng)造可定制的多材料、多尺度結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠提供了極大的自由度。例如，我們制造了碳化硅顆粒改性碳纖維增強(qiáng)石墨烯（SiC/CF-GA）氣凝膠。所制備的氣凝膠具有超輕、高彈性、抗疲勞壓縮（50%應(yīng)變下1000次循環(huán)）等優(yōu)異性能。

多方面綜合優(yōu)勢使這一氣凝膠材料在航空航天、國防軍工以及智能電子熱防護(hù)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景。

石墨烯氣凝膠是一種由納米顆粒或者聚合物分子相互聚集而形成的三維多孔固體材料，以其密度低、電導(dǎo)率高、彈性好等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注。

而傳統(tǒng)的纖維素基管狀氣凝膠制備方法，如模板法、引入無機(jī)管狀材料等，較為復(fù)雜，對材料綜合性能影響較大。因此，尋找一種天然的、可回收的、可持續(xù)的管狀生物基原料作為纖維素基氣凝膠的基地材料是一條新的途徑。

（a） PG氣凝膠及其石蠟相變復(fù)合材料的制造示意圖。（b,c）PG4的側(cè)視圖和（d，e）俯視圖SEM圖像。（f） PG4的數(shù)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。

(a)復(fù)合材料光熱轉(zhuǎn)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

特別是，聚酰亞胺、酚醛、芳綸等有機(jī)氣凝膠由于其低密度而非常有利，其中具有高炭產(chǎn)率的酚醛樹脂氣凝膠(PRA)作為一種有能力的燒蝕劑很受歡迎，為了在高機(jī)械應(yīng)力和高熱載荷條件下獲得更好的力學(xué)性能，必須用堅韌的纖維對脆弱的氣凝膠進(jìn)行加固。由于具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能，廣泛選擇碳纖維、石英纖維(QF)和莫來石纖維與PRAs結(jié)合制成熱防護(hù)復(fù)合材料。

其獨特的結(jié)構(gòu)使其具有高比表面積(SSA)、極高孔隙率、超低密度、低導(dǎo)熱系數(shù)等特性，使氣凝膠在建筑、航空航天、儲能、氣體檢測、催化、吸附、傳感器和熱管理等領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。硅基氣凝膠因其導(dǎo)熱系數(shù)低、熱穩(wěn)定性強(qiáng)而被廣泛用作輕質(zhì)保溫材料，現(xiàn)已顯示出巨大的商業(yè)價值，有助于減少碳排放。二氧化硅氣凝膠是一種具有超低密度和導(dǎo)熱性的多孔材料，因其優(yōu)異的保溫性能而越來越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。

(a-i) CCNF/碳納米材料氣凝膠的數(shù)字圖像和(m和n) CCNF/碳納米材料氣凝膠煅燒后的氣凝膠。圖3. CCNF/碳納米材料氣凝膠的SEM圖像。圖4. 氣凝膠的力學(xué)性能。圖5. ΔT-stable的CCNF/碳納米材料氣凝膠在200℃。圖6.

石墨烯氣凝膠因其獨特的物理特性而備受關(guān)注，但其較差的機(jī)械特性和功能性的缺乏阻礙了其先進(jìn)應(yīng)用。近期，新加坡國立大學(xué)Yong Yang、Wei Zhai等研究人員提出了一種混合-紡絲輔助冷凍鑄造（BSFC）策略，將顆粒改性碳纖維加入石墨烯氣凝膠中，以實現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)化和功能增強(qiáng)。這種方法為創(chuàng)造可定制的多材料、多尺度結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠提供了極大的自由度。

所得水泥氣凝膠的質(zhì)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(xiàn)出超高的力學(xué)性能。水泥氣凝膠內(nèi)部具有多尺度孔隙的高孔隙結(jié)構(gòu)極大地抑制了傳熱，從而實現(xiàn)了超低導(dǎo)熱系數(shù)(0.025 W/(mK))。此外，無機(jī)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(shù)高達(dá)46.26%，UL94-V0）。

（a）制備三維 CMP/CS 復(fù)合材料的示意圖；（b）CS（升降臺）和 CMP/CS 復(fù)合材料（右側(cè)）的掃描電鏡圖像；（c）CMP/CS 復(fù)合材料的導(dǎo)電性和（d）EMI SE，(e) MXene 氣凝膠/WPC 復(fù)合材料的電導(dǎo)率，(f) MXene 氣凝膠/WPC 復(fù)合材料墻壁的 "灰泥磚 "結(jié)構(gòu)照片和 SEM 圖像，(g) MXene 氣凝膠/WPC 復(fù)合材料與 WPC-1500 的 EMI SE

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(dǎo)熱系數(shù)、高比表面積、強(qiáng)吸附能力等特點，已發(fā)展成為一種理想的材料家族，應(yīng)用于隔熱、儲能、催化、傳感器、環(huán)境修復(fù)等各種新興領(lǐng)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(jié)構(gòu)簡單的氣凝膠已經(jīng)得到了大量的研究，但迫切需要具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氣凝膠來突破性能極限，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。

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

碳化硅氣凝膠材料不僅具有優(yōu)良隔熱性能，而且相較于其他成分的氣凝膠具有耐腐蝕，抗高溫，不易氧化的特點，是一種安全穩(wěn)定的環(huán)保材料。但氣凝膠質(zhì)地蓬松，所以其大規(guī)模應(yīng)用受制于其強(qiáng)度的缺乏。構(gòu)建碳化硅氣凝膠復(fù)合材料不僅可以確保一定隔熱性能，也可以使力學(xué)性能得到保證。

因此，開發(fā)具有電磁波衰減和隔熱能力的多功能材料對科學(xué)家和工程師具有重要意義。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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(fā)揮著關(guān)鍵作用。李及其同事制備了一種具有相當(dāng)大的電磁波衰減和隔熱性能的有機(jī)-無機(jī)氣凝膠型材料。梁等人通過將MXene和石墨烯相結(jié)合，制備了一種混合氣凝膠，達(dá)到了令人印象深刻的效果。