国防科技大学冯军宗副教授团队在《Science China Materials》发表的最新研究，针对传统二氧化硅气凝胶 “隔热性能优但机械性能差” 的行业痛点，提出了基于水性气相二氧化硅浆料的创新制备方案，成功研发出柔性二氧化硅气凝胶复合毡（SABs）。该技术无需额外表面改性或溶剂置换，通过常压干燥即可量产，既保留了气凝胶的低导热优势，又显著提升了机械柔韧性，大幅降低了生产周期和成本，为气凝胶的规模化应用扫清了关键障碍 [1]。
一、行业痛点：传统气凝胶的 “性能与成本” 两难
二氧化硅气凝胶凭借超低导热率，在隔热领域一直被寄予厚望，但长期以来受限于两大核心问题：一是机械性能薄弱，脆性大、易破损，难以适配复杂场景的安装需求；二是制备流程复杂，传统工艺需依赖超临界干燥或额外的表面改性、溶剂置换步骤，导致生产周期长、成本居高不下，限制了其大规模商业化应用 [1]。如何在保持低热导率的同时增强机械性能，同时简化工艺、降低成本，成为行业亟待解决的关键课题。
二、核心创新：水性浆料 + 常压干燥，解锁气凝胶制备新路径
冯军宗团队的研究以商业化气相二氧化硅和甲基三甲氧基硅烷（MTMS）为硅源，以水和乙醇为溶剂形成浆料，通过创新工艺实现了双重突破，核心亮点如下：
1. 气凝胶块体（SAMs）性能优异，结构稳定
团队制备的二氧化硅气凝胶块体（SAMs）保留了典型的纳米孔结构，关键性能表现突出：密度低至 0.24 g/cm³，线性收缩率仅 4%，室温下导热系数达到 0.046 W・m⁻¹・K⁻¹，在保持隔热核心优势的同时，结构稳定性大幅提升，解决了传统气凝胶易收缩、易破损的问题 [1]。
2. 复合毡（SABs）柔性出众，工艺极简
通过辊压工艺将浆料浸渍到纤维毡中，经热固化和常压干燥即可制备出二氧化硅气凝胶复合毡（SABs）。相较于传统工艺，该方案省去了额外表面改性和溶剂置换步骤，生产周期显著缩短；同时，SABs 具备良好的柔韧性和机械性能，可轻松适配复杂部件的安装需求，彻底摆脱了传统气凝胶 “刚性易碎” 的局限 [1]。
3. 高温隔热性能优化，适配极端场景
为进一步拓展应用场景，团队通过调控遮光剂（SiC 颗粒）的粒径和质量分数，针对性优化了 SABs 的高温热导率。实验数据显示，优化后的 SABs 在 800℃高温环境下，热导率低至 0.054 W・m⁻¹・K⁻¹，展现出优异的高温隔热稳定性，可满足工业窑炉、新能源电池等极端温度场景的应用需求 [1]。
三、行业价值：从实验室到量产，气凝胶应用加速落地
该研究的核心价值不仅在于性能突破，更在于为气凝胶的规模化、低成本生产提供了可行路径：
成本层面：常压干燥工艺大幅降低了设备投入和能耗，水性浆料以商业化原料为基础，无需特殊试剂，生产周期缩短的同时进一步压缩了成本，让气凝胶从 “高端小众材料” 向 “工业消费品” 转变成为可能。
应用层面：SABs 兼具低导热、高柔性、耐高温、易安装等多重优势，可广泛适配工业管道保温、新能源汽车动力电池热管理、建筑节能、航空航天等多个领域。例如，在动力电池包中，其柔性特质可紧密贴合电芯，既能抑制热失控蔓延，又不占用过多空间；在工业窑炉中，高温下的稳定隔热性能可大幅降低能耗。
四、结语：技术迭代推动隔热材料产业升级
冯军宗团队的研究，通过工艺创新破解了传统气凝胶 “性能与成本” 的核心矛盾，为二氧化硅气凝胶的产业化应用奠定了关键基础。随着柔性、低成本气凝胶复合毡的量产落地，不仅将推动隔热材料行业的技术升级，更能助力工业、交通、建筑等领域实现节能降耗，为 “双碳” 目标的实现提供重要支撑。未来，随着遮光剂配比、浆料配方的进一步优化，气凝胶的性能还将持续提升，应用场景也将不断拓宽。
参考文献
[1] Zhang S, Wang L, Feng J Z, et al. Fabrication of flexible silica aerogel composite blankets from an aqueous fumed silica-based slurry[J]. Sci. China Mater., 2024, https://doi.org/10.1007/s40843-023-2787-5.
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