气凝胶可与玻璃纤维、陶瓷纤维或者碳纤维进行复合，提高体系的结合力，使表面不易脆裂粉化。常见的产品如气凝胶玻璃纤维毡、气凝胶陶瓷纤维毡、预氧化纤维等，该类产品主要应用于管道炉体等保温隔热，可取代聚氨酯泡沫、石棉保温垫、硅酸盐纤维等不环保、保温性能差的传统柔性保温材料。在气凝胶基体材料表面强度与韧性的材料进行复合，可提高整个材料体系的强度，拓宽更多的应用领域。纯纤维毡虽然有隔热效果，但是表面纤维容易断裂粉化，造成浮纤或粉末污染，不适合长时间在高温、压缩和振动条件下使用。为解决该问题，市场上出现了一种新的气凝胶材料复合办法。在气凝胶复合层的外部覆盖一层更强度、高韧性的材料如膨体聚四氟乙烯和阻燃 PET 纤维的复合层，这类材料能够应用在汽车隔热等特殊领域。
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科学家声称，气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂，让其保留完整的骨架。在以往制备气凝胶的案例中，科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法。前者可以批量合成，但是可控性差；后者能产生有序的结构，但依赖于模板的精细结构和尺寸，难以大量制备。高超课题组另辟蹊径，探索出无模板冷冻干燥法：将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干，便获得了“碳海绵”，并且可以任意调节形状，令生产过程更加便捷，也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。
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