氧化鋁氣凝膠具有具有密度低、比表面積大、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率低、高溫穩(wěn)定好等性能，以及獨(dú)特的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于航空航天、能源、化工和冶金等領(lǐng)域。下面小編簡(jiǎn)要介紹氧化鋁氣凝膠材料制備方法及應(yīng)用。
一、氧化鋁氣凝膠材料制備方法
氣凝膠的制備通常需要兩個(gè)步驟：一是形成多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的溶膠一凝膠過(guò)程，即溶膠的制備；二是濕凝膠的干燥過(guò)程。
1、氧化鋁氣凝膠制備
氧化鋁溶膠的制備按先驅(qū)體種類主要分為：鋁醇鹽法和無(wú)機(jī)鋁鹽法兩種。
（1）鋁醇鹽法
鋁醇鹽法主要分為顆粒法和聚合物法。
（a）顆粒法
顆粒法是在過(guò)量水中水解鋁醇鹽，生成較大顆粒沉淀，然后加入酸堿等電解質(zhì)為膠溶劑，通過(guò)膠溶過(guò)程使顆粒表面吸附一定的離子形成雙電層，在靜電力的作用下形成穩(wěn)定的氧化鋁溶膠。
顆粒法制備的氧化鋁氣凝膠缺點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易受到破壞，且制備的周期較長(zhǎng)。
（b）聚合物法
聚合法則是通過(guò)加入少量的水控制金屬醇鹽的水解，使水解的產(chǎn)物直接發(fā)生聚合反應(yīng)，在溶液中通過(guò)化學(xué)鍵形成氧化物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使溶膠直接轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定氧化鋁溶膠。
聚合法制備氧化鋁氣凝膠優(yōu)點(diǎn)是：性能較好，成品形塊性好，強(qiáng)度較高；缺點(diǎn)是：凝膠速度較快往往需要加螯合劑穩(wěn)定，且成本相對(duì)較高。
（2）無(wú)機(jī)鋁鹽法
無(wú)機(jī)鋁鹽法是在無(wú)機(jī)鋁鹽溶液中滴加氨水進(jìn)行水解，待完全水解生成沉淀后離心或蒸發(fā)，將得到的沉淀洗滌多次，接著按照一定的比例加入膠溶劑膠溶，并控制溶膠的pH值以使生成的沉淀重新均勻分散，形成澄清透明的氧化鋁溶膠。
無(wú)機(jī)鋁鹽法優(yōu)點(diǎn)是：原料廉價(jià)；缺點(diǎn)是：制備的溶膠顆粒較大，凝膠時(shí)間較短，制備的氣凝膠容易形成粉狀，且周期較長(zhǎng)。
2、氧化鋁氣凝膠干燥方法
目前，氧化鋁氣凝膠主要采用的干燥方法分為：超臨界干燥法和非超臨界干燥法。
（1）超臨界干燥法
超臨界干燥法是目前比較成熟的新型干燥技術(shù)，主要工藝過(guò)程是：在超臨界狀態(tài)下，氣液界面消失，表面張力不復(fù)存在。超臨界流體在從氧化鋁凝膠排出的過(guò)程當(dāng)中，不會(huì)導(dǎo)致其網(wǎng)絡(luò)骨架的收縮及結(jié)構(gòu)的坍塌，因而最后可以得到保持凝膠原有結(jié)構(gòu)的塊狀氧化鋁氣凝膠。目前國(guó)內(nèi)外大都采用液態(tài)CO2和乙醇為干燥介質(zhì)。
超臨界干燥優(yōu)點(diǎn)是：制備的氧化鋁氣凝膠具有顆粒狀多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，耐高溫性能優(yōu)異。缺點(diǎn)是：對(duì)設(shè)備要求較高，費(fèi)用也比較昂貴。
（2）非超臨界干燥法
非超臨界干燥法分為兩種：一種是將氧化鋁凝膠陳化之后，用表面張力小的液體置換凝膠中表面張力大的液體，然后于常壓或次臨界壓力下分步干燥而得氧化鋁氣凝膠。
另一種是將陳化后的氧化鋁氣凝膠進(jìn)行烷基化處理，同時(shí)水被有機(jī)溶劑置換，然后常壓下干燥，制備氧化鋁氣凝膠。
常壓干燥對(duì)設(shè)備要求更為簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是周期相對(duì)較長(zhǎng)，且氣凝膠結(jié)構(gòu)及性能沒(méi)有超臨界干燥的樣品好。
二、氧化鋁氣凝膠改性
目前，改善氧化鋁氣凝膠耐高溫性能的主要方法是引入添加劑改性處理。添加劑主要有稀土氧化物、堿土金屬氧化物、二氧化硅等。
1、二元氧化鋁氣凝膠
二元氧化鋁氣凝膠的改性作用主要在于第二相的加入導(dǎo)致氧化鋁表面羥基減少進(jìn)而抑制燒結(jié)，提高氧化鋁氣凝膠的耐高溫性能。
（1）稀土氧化物和堿金屬氧化物加入，可以降低氧化鋁溶膠表面能，提高其高溫性能。
（2）二氧化硅加入，在脫羥基過(guò)程中形成Si-O-Si或Si-O-Al橋，消除了氧化鋁表面的陰離子空穴，提高氧化鋁氣凝膠的高溫穩(wěn)定性。
2、多元氧化鋁氣凝膠
目前，研究者采用改進(jìn)的溶膠凝膠法和超臨界干燥技術(shù)制備的超細(xì)三元NiO/La2O3/Al2O3氣凝膠催化劑，不僅保留了氧化鋁氣凝膠的主要特征，而且隨著鎳鹽和鑭鹽的加入，氣凝膠質(zhì)量得到提高，氧化鋁更容易晶化成型，耐高溫性能更好，吸附能力更強(qiáng)。
三、氧化鋁氣凝膠應(yīng)用
1、超級(jí)絕熱材料
氧化鋁氣凝膠材料具有納米多孔結(jié)構(gòu)，使其具有更輕質(zhì)量、更小體積達(dá)到等效的隔熱效果，用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的隔熱材料，既起到了極好的隔熱作用，又減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，另外作為外太空探險(xiǎn)工具和交通工具上的超級(jí)絕熱材料也有很好的應(yīng)用前景。
2、高溫催化領(lǐng)域
氧化鋁氣凝膠是具有高孔隙率、高比表面積和開(kāi)放的織態(tài)結(jié)構(gòu)，在催化劑和催化載體方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
3、電化學(xué)方面的應(yīng)用
氧化鋁氣凝膠可用作高壓絕緣材料，高速或超速集成電路的襯底材料，真空電極的隔離介質(zhì)以及超級(jí)電容器。
