文章略長(zhǎng)，先說結(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程和超臨界干燥處理構(gòu)成。在溶膠凝膠過程中，通過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壓力和溫度的控制，使溶劑在干燥過程中達(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)的溶劑無明顯表面張力，從而可以實(shí)現(xiàn)凝膠在干燥過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。