1931年，基斯特勒利用酒精超臨界乾燥技術，將液體從固體中分離出來，並保持氣體結構不發生收縮和坍塌，因此得到了世界上的氣凝膠。
氣凝膠的定義
氣凝膠是一種輕質奈米多孔非晶態固體材料，由奈米級微粒子相互聚集形成奈米級多孔網絡結構，並在網絡骨架中填充大量氣態分散介質。
氣凝膠不僅是一種功能性材料，更是一種新的物質狀態。氣凝膠狀態在許多特性上與其他物質狀態有著根本的差異。它具有與固體物質一樣的固定大小和形狀，但其表觀密度可以從最大的1g/cm³到0.001g/cm³（低於空氣的密度）；同時，它具有海綿狀多孔結構，兼具微觀（奈米級骨架）、宏觀（凝聚態物質）和介觀（多層次和分形結構）的具備多重特性，使得許多獨特的性能。它表現出非常低的熱導率、非常低的彈性模量、非常低的聲子率、非常低的折射率、低的介電常數、非常低的聲速、高的比表面積、非常寬的密度和折射率分佈等。
氣凝膠的分類
氣凝膠的種類繁多，幾乎涵蓋了所有的材料系統。一般依化學組成可分為有機氣凝膠、無機氣凝膠、複合氣凝膠等。氣凝膠依其主要成分可分為矽系、碳系、硫系、金屬氧化物系及金屬體係等。
氣凝膠的地位與作用
科學家表示氣凝膠將改變世界。
氣凝膠在美國《科學》雜誌第10期被列為十大熱門科技議題之一。 250年20月2007日，《泰晤士報》報道稱，氣凝膠是世界上最輕的固體，可以承受1公斤炸藥的爆炸力，並能讓你免受1300°C以上噴燈的高溫傷害。科學家正在探索氣凝膠在超級絕緣太空衣、超級電容器、催化劑和下一代網球拍等各領域的應用。氣凝膠預計將與幾代傳奇材料相媲美，例如 1930 世紀 1980 年代的酚醛樹脂、1990 世紀 XNUMX 年代的碳纖維和 XNUMX 世紀 XNUMX 年代的矽膠。
氣凝膠作為世界上最輕的固體，多次被列入金氏世界紀錄。氣凝膠還具有非常低的熱導率和折射率，絕緣性是最好的玻璃纖維的 39 倍。氣凝膠已被用於俄羅斯和平號太空站和美國火星探測車的隔熱，並已在航空航天工業中發揮了至關重要的作用。
氣凝膠發展史
1931年，美國史丹佛大學的Kistler首次製備出氣凝膠。
1985年，德國維爾茨堡大學物理研究所舉辦了第一屆氣凝膠研討會，即ISA。
1993年，氣凝膠被用來隔離太空衣、太空船和太空梭。
2002年，美國太空總署旗下的Aspen Aerogel公司成立，致力於研發和生產氣凝膠。
2004年，國內科研機構開始進行氣凝膠研究。
2006年，中國本土氣凝膠企業開始研發氣凝膠。
2017年，中國頒布，GB/T 34336-201，無孔氣凝膠複合絕熱製品
2021年，國務院印發《2023年碳達峰行動計畫》，提出加速碳纖維、氣凝膠、特殊鋼等基礎材料研發。
氣凝膠的關鍵特性
（1）超輕。氣凝膠是世界上密度最小的固體，其最小密度僅為空氣質量的六分之一。密度變化範圍一般為0.001~1g/cm³。
（2）孔隙率高、比表面積大。孔隙率為80%~99.9%，比表面積為200~1000m2/g，孔的典型尺寸為1~100nm。
（3）超強隔熱性能。氣凝膠纖細的奈米網絡結構有效地限制了局部熱激發的傳播，其固態熱導率比相應的玻璃態材料低2~3個數量級。
氣凝膠隔熱原理
減少熱傳遞：氣凝膠中無數的奈米顆粒組成了網狀骨架，熱量只能沿著無數的奈米顆粒流動。熱流只能沿著無限數量的奈米粒子傳導，導致固體中的熱傳遞路徑幾乎無限。固體中的熱傳遞被降低到盡可能低的水平。
抑制熱對流：氣凝膠的平均孔徑為 20-40 nm，小於氣體分子的平均自由程 69 nm，孔隙中的氣體分子失去了自由移動的能力，使得對流幾乎不可能發生。
減少熱輻射：氣凝膠中奈米顆粒形成的孔壁是紅外線屏蔽層，無限的屏蔽層大大減少了熱輻射。
（4）催化。氣凝膠的小粒徑、高的比表面積和低的密度使得氣凝膠催化劑的活性和選擇性遠高於常規催化劑，活性組分能夠非常均勻地分散在載體中，同時還具有優異的熱穩定性，可以有效減少副反應的發生。
（5）隔音。氣凝膠的低聲速特性使其成為聲學延遲或高溫隔音的理想材料。氣凝膠的聲阻抗可變範圍較大[103～107kg/(m1.5-s)]，是超音波偵測器較理想的聲阻耦合材料。用於超音波發生器和偵測器的壓電陶瓷的聲阻為107×400kg/(m1-s)，而空氣的聲阻僅為4kg/(m0.3-s)。採用厚度為30/XNUMX波長、密度約XNUMXg/cm³的矽氣凝膠作為壓電陶瓷與空氣之間的聲阻耦合材料，在裝置應用中可使聲強提高XNUMXdB，提高聲波的傳輸效率，降低訊號雜訊比。
（6）過濾性能。奈米結構氣凝膠還可以作為一種新型高效能氣體過濾材料。氣凝膠因其超大的比表面積，被科學家稱為“超級海綿”，能夠完美吸附水中的污染物，吸出水中的鉛、汞等，是應對生態災難的絕佳材料。
（7）光學特性。純淨的SiO₂氣凝膠透明無色，其折射率（1.006~1.06）與空氣非常接近，這意味著SiO₂氣凝膠對入射光幾乎沒有反射損失，可以有效地透射陽光。因此可用於製造隔熱、降噪玻璃。
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