第1期 《现代技术陶瓷》 Advanced Ceramics,2018,39(1).1-39 Si-O-SiyOH+ CHaSi(OCH3)s O-Si-0-Sio-SICH, +3CH3OH Si+OH -Sito- Si(CH3)3 -O-Si-o-Si OH+3 CISi(CH3)3 -0-s-0-+0-Si(CH)+3HC CH3)3 图8(a)甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和(b)三甲基氯硅烷(TMCS)的修饰过程 Figure 8 Modification process of (a)methyltrimethoxysilane(MTMS )and (b) trimethylchlorosilane (Tmcs) 过于苛刻,限制了气凝胶性能的调控:而且对液体挥发速率的严格控制也使得其干燥过程过于漫长 同时凝胶修饰过程产生的强酸性副产物也是需要解决的一个难题。 除了常压干燥之外,采用冷冻干燥也能得到结构较完整的气凝胶材料。冷冻干燥是在低温、 低压下使三维网络中的液体结冰成固态(这种转变可以避免凝胶孔内的液体产生弯曲液面的张力作 用),之后使固态介质直接升华,进一步消除毛细管力,从而实现凝胶的干燥。冷冻干燥是一种新型 的气凝胶干燥技术。通过冷气体对流的方法使其表面温度稳定在一定范围内,能有效地避免干燥时 网络结构的坍塌。但冷冻干燥的成本相对还是偏高,而且冷冻干燥得到的样品多为粉末状。 Ren等人提出了一种利用机溶剂真空升华气凝胶的简便干燥方法(图9),成功得到了不同氧 化物气凝胶材料。首先,将湿凝胶浸泡到低表面张力、易升华、高冰点的有机溶剂(如叔丁醇、乙 腈)中,然后再在真空条件下缓慢干燥。这种方法虽然简便易行,但干燥时间较长,且获得的样品 体积收缩较大,需要进一步加以改进 Smth等人通过将凝胶浸入到溶剂中进行加热,所采用的溶剂自身不能进入凝胶内部,这种 新型的干燥工艺被称为传导干燥。传导干燥受外部溶剂的影响较大,且干燥时其密度会逐渐降低 Solvent substitution i Vacuum Aerogel 图9有机溶剂真空升华干燥示意图 Figure 9 Organic solvent vacuum sublimation drying process第 1 期 《现代技术陶瓷》 Advanced Ceramics, 2018, 39 (1): 139  9  过于苛刻，限制了气凝胶性能的调控；而且对液体挥发速率的严格控制也使得其干燥过程过于漫长； 同时凝胶修饰过程产生的强酸性副产物也是需要解决的一个难题。 除了常压干燥之外，采用冷冻干燥也能得到结构较完整的气凝胶材料[86]。冷冻干燥是在低温、 低压下使三维网络中的液体结冰成固态 (这种转变可以避免凝胶孔内的液体产生弯曲液面的张力作 用)，之后使固态介质直接升华，进一步消除毛细管力，从而实现凝胶的干燥。冷冻干燥是一种新型 的气凝胶干燥技术。通过冷气体对流的方法使其表面温度稳定在一定范围内，能有效地避免干燥时 网络结构的坍塌。但冷冻干燥的成本相对还是偏高，而且冷冻干燥得到的样品多为粉末状。 Ren 等人[87]提出了一种利用机溶剂真空升华气凝胶的简便干燥方法 (图 9)，成功得到了不同氧 化物气凝胶材料。首先，将湿凝胶浸泡到低表面张力、易升华、高冰点的有机溶剂 (如叔丁醇、乙 腈) 中，然后再在真空条件下缓慢干燥。这种方法虽然简便易行，但干燥时间较长，且获得的样品 体积收缩较大，需要进一步加以改进。 Smith 等人[88]通过将凝胶浸入到溶剂中进行加热，所采用的溶剂自身不能进入凝胶内部，这种 新型的干燥工艺被称为传导干燥。传导干燥受外部溶剂的影响较大，且干燥时其密度会逐渐降低。 图 8 (a) 甲基三甲氧基硅烷 (MTMS) 和 (b) 三甲基氯硅烷 (TMCS) 的修饰过程[81] Figure 8 Modification process of (a) methyltrimethoxysilane (MTMS) and (b) trimethylchlorosilane (TMCS) 图 9 有机溶剂真空升华干燥示意图[87] Figure 9 Organic solvent vacuum sublimation drying process