文章略長(zhǎng)，先說(shuō)結(jié)論，如果是大規(guī)模生產(chǎn)氣凝膠，常壓法可行性更大，因?yàn)樵O(shè)備成本和生產(chǎn)成本低但是工藝流程復(fù)雜，不確定因素多。如果是實(shí)驗(yàn)室研究和小規(guī)模開(kāi)發(fā)階段推薦超臨界法，首先方法成熟，容易獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，節(jié)省摸索生產(chǎn)流程所需大量寶貴時(shí)間，其次所需設(shè)備系統(tǒng)較為成熟可靠，可以直接使用，由于之前大部分進(jìn)口廠家提供設(shè)備價(jià)格高昂，所以限制了國(guó)內(nèi)大部分用戶的使用。適安佳科技為國(guó)產(chǎn)儀器廠家，所提供超臨界設(shè)備設(shè)計(jì)可靠，價(jià)格僅為進(jìn)口產(chǎn)品的1/3左右，愿意為廣大中國(guó)的氣凝膠相關(guān)科研工作者提供助力。

氣凝膠是一種固體物質(zhì)形態(tài)，世界上密度最小的固體。密度為3千克每立方米。一般常見(jiàn)的氣凝膠為硅氣凝膠，其最早由美國(guó)科學(xué)工作者Kistler在1931年因與其友打賭制得。氣凝膠的種類很多，有硅系，碳系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等等。aerogel是個(gè)組合詞，此處aero是形容詞，表示飛行的，gel顯然是凝膠。字面意思是可以飛行的凝膠。任何物質(zhì)的gel只要可以經(jīng)干燥后除去內(nèi)部溶劑后，又可基本保持其形狀不變，且產(chǎn)物高孔隙率、低密度，則皆可以稱之為氣凝膠。

氣凝膠的制備通常由溶膠凝膠過(guò)程和超臨界干燥處理構(gòu)成。在溶膠凝膠過(guò)程中，通過(guò)控制溶液的水解和縮聚反應(yīng)條件，在溶體內(nèi)形成不同結(jié)構(gòu)的納米團(tuán)簇，團(tuán)簇之間的相互粘連形成凝膠體，而在凝膠體的固態(tài)骨架周圍則充滿化學(xué)反應(yīng)后剩余的液態(tài)試劑。為了防止凝膠干燥過(guò)程中微孔洞內(nèi)的表面張力導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)的破壞，采用超臨界干燥工藝處理，把凝膠置于壓力容器中加溫升壓，使凝膠內(nèi)的液體發(fā)生相變成超臨界態(tài)的流體，氣液界面消失，表面張力不復(fù)存在，此時(shí)將這種超臨界流體從壓力容器中釋放，即可得到多孔、無(wú)序、具有納米量級(jí)連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的低密度氣凝膠材料。

下面介紹一下氣凝膠的兩種制備工藝，根據(jù)干燥工藝的不同，主要分為超臨界干燥工藝和常壓干燥工藝兩種。

超臨界干燥技術(shù)是最早實(shí)現(xiàn)批量制備氣凝膠技術(shù)，已經(jīng)較為成熟，也是目前國(guó)內(nèi)外氣凝膠企業(yè)采用較多的技術(shù)。超臨界干燥旨在通過(guò)壓力和溫度的控制，使溶劑在干燥過(guò)程中達(dá)到其本身的臨界點(diǎn)，形成一種超臨界流體，處于超臨界狀態(tài)的溶劑無(wú)明顯表面張力，從而可以實(shí)現(xiàn)凝膠在干燥過(guò)程中保持完好骨架結(jié)構(gòu)。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批產(chǎn)技術(shù)一般采用二氧化碳作為干燥介質(zhì)，簡(jiǎn)稱二氧化碳超臨界干燥技術(shù)。

常壓干燥技術(shù)一種新型的氣凝膠制備工藝。其原理是采用疏水基團(tuán)對(duì)凝膠骨架進(jìn)行改性，避免凝膠孔洞表面的硅羥基相互結(jié)合并提高彈性，同時(shí)采用低表面張力液體置換凝膠原來(lái)高比表面積的水或乙醇從而可以在常壓下直接干燥獲得性能優(yōu)異的氣凝膠材料。下面對(duì)兩種技術(shù)路線做簡(jiǎn)要的分析對(duì)比：

設(shè)備投入：超臨界干燥技術(shù)使用核心設(shè)備為高壓釜，一般工作壓力高達(dá)7~20MPa，屬于特種設(shè)備中的壓力容器，設(shè)備系統(tǒng)較為復(fù)雜，運(yùn)行和維護(hù)成本也較高，目前國(guó)內(nèi)已有能提供成套制備超臨界設(shè)備的廠家，但數(shù)量不多，業(yè)主的議價(jià)能力較弱。常壓干燥技術(shù)采用常規(guī)的常壓設(shè)備，相對(duì)超臨界干燥由于不需要高壓條件，設(shè)備投入低，設(shè)備系統(tǒng)也較為簡(jiǎn)單，因?yàn)榇蟛糠只ぴO(shè)備單位都能加工制造，業(yè)主議價(jià)能力較強(qiáng)。

生產(chǎn)成本：氣凝膠的生產(chǎn)成本主要集中在硅源、設(shè)備折舊和能耗三塊。硅源主要包括水玻璃和有機(jī)硅。有機(jī)硅價(jià)格較為昂貴，但是純度高，工藝適應(yīng)性好，既可以應(yīng)用于超臨界干燥工藝，也可以適用于常壓干燥工藝，目前國(guó)內(nèi)外采用超臨界干燥工藝的企業(yè)基本上都是采用有機(jī)硅源。水玻璃價(jià)格低廉，但是雜質(zhì)較多，去除雜質(zhì)的工藝較為繁瑣，目前主要應(yīng)用于常壓干燥技術(shù)中。設(shè)備折舊方面，因超臨界干燥技術(shù)設(shè)備投資較高，折舊要要高于常壓技術(shù)。能耗方面，超臨界干燥系統(tǒng)耗電要高于常壓干燥系統(tǒng)，蒸汽消耗方面兩者差別不大。因此，一般而言采用常壓干燥技術(shù)的生產(chǎn)成本要低于超臨界干燥。

技術(shù)門檻：相對(duì)而言，超臨界干燥技術(shù)的生產(chǎn)效率、安全性，乃至工藝變更都對(duì)設(shè)備系統(tǒng)有較高依賴度，如果設(shè)備廠家提供設(shè)備系統(tǒng)較為成熟可靠，業(yè)主進(jìn)入技術(shù)門檻相對(duì)較低，這也是許多氣凝膠行業(yè)新進(jìn)入者選擇超臨界工藝原因之一，但也因此受到較多制約。常壓干燥技術(shù)設(shè)備的投資門檻較低，但是技術(shù)門檻卻較高，對(duì)配方的設(shè)計(jì)和流程組合優(yōu)化有較高要求，如果技術(shù)不過(guò)關(guān)，不僅生產(chǎn)成本可能高于超臨界，甚至于性能指標(biāo)也不能達(dá)到要求。

綜上所述，如果是大規(guī)模生產(chǎn)氣凝膠，常壓法可行性更大。如果是實(shí)驗(yàn)室研究，小規(guī)模開(kāi)發(fā)階段推薦超臨界法，首先方法成熟，容易獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，節(jié)省摸索生產(chǎn)流程所需大量寶貴時(shí)間，其次所需設(shè)備系統(tǒng)較為成熟可靠，可以直接使用，由于之前大部分進(jìn)口廠家提供設(shè)備價(jià)格高昂，所以限制了國(guó)內(nèi)大部分用戶的使用。適安佳科技為國(guó)產(chǎn)儀器廠家，所提供超臨界設(shè)備設(shè)計(jì)可靠，價(jià)格僅為進(jìn)口產(chǎn)品的1/3左右，愿意為廣大中國(guó)的氣凝膠相關(guān)科研工作者提供助力。