三种不破坏凝胶骨架结构的聚丙烯酰胺硅基气凝胶增强方法
聚丙烯酰胺干燥是指从定制物料和其他物质中排除湿分的过程，也包括从固体中除掉有机溶剂的过程。干燥方法对气凝胶的孔结构影响*。聚丙烯酰胺气凝胶是一种有着珍珠项链般骨骼网络的多孔固体。这种结构的薄弱点在颈部区域。虽然处理后天然二氧化硅气凝胶强度也很高，但是在一些实际应用中，其机械强度无法保证整体去承受一定的应力。事实上，它们内部的脆弱性导致了较低的机械强度，严重制约了其在不同的潜在承载中的应用。在文献中已经出现了几种增强二氧化硅气凝胶力学性能的技术，如发展易变形且能在弯曲和压缩过程中吸收冲击能量的低密度气凝胶。如前所述，通过二氧化硅颗粒间表面上的溶解和沉淀，增加*终形成的二氧化硅气凝胶强度，湿凝胶老化导致产生更强的无机网络。在这一进程中，弹性模量将大大提高。气凝胶干燥的目标是不破坏凝胶骨架结构以及在防止颗粒团聚的前提下将湿凝胶孔隙中的液态介质替换为气态介质。根据干燥原理和干燥技术主要可分为常压干燥、冷冻干燥和超临界干燥三种。
（1）聚丙烯酰胺常压干燥技术用表面张力系数较小的溶剂置换凝胶骨架中的溶剂，或通过选择合适的制备条件，如使用有机基团取代表面的羟基，提高凝胶网络强度，从而降低干燥过程中气凝胶的收缩程度。该方法的优点在于设备简单、能耗低、反应条件易控制、易规模化供应；缺点是：毛细管力部分被减弱，所制备的气凝胶种类较少。
（2）冷冻干燥法是将凝胶冷冻成固体，然后让在真空条件下使凝胶中的溶剂升华，从而避免了聚丙烯酰胺气液界面的出现，消除了相界面间的毛细管力，使干燥对象维持体积和结构不变。常用叔丁醇作为溶剂置换凝胶中的水。此法不需要高压装置，因而成本较低，操作简便。同时，在真空条件下一些易被氧化的物质也*了保护。然而，该方法耗时过长，且在液体冷冻固化发生相变时，一般都有体积变化，孔隙中液体趋向于形成一定形状的晶体或晶粒，因此凝胶中的网络结构难免会遭到一定程度的破坏。
（3）超临界干燥是一种以准确控制的方式去除湿凝胶中液体的方法。作为液体主体的物质跨越从液相到气相的界限时，液体会变成气体，液体本身体积减小。液体的表面张力会对所有脆弱的凝胶结构产生拉应力，导致其结构的破坏。为了避免这一点，样品中的液体需在无气液界面的条件下转化成气体。随着温度和压力的增加，可以在超临界干燥过程中去除气液界面。这种方法从液相到气相不跨越任何相界面，在超临界状态下，气相和液相之间的区别不再存在。液相和气相的密度在超临界干燥的临界点相等。二氧化碳是一种适合超临界干燥的流体，其临界点为31.1℃和73.9bar（1bar=0.1MPa）。用高压液态二氧化碳置换凝胶中的液体，之后液态二氧化碳被加热到超出其温度临界点，随后逐渐将压力释放，从而使气体逸出，留下干燥的产物。
为了达到增强的目的，促进混合前驱体硅醇盐的共凝胶，如聚丙烯酰胺氧烷即二氧化硅气凝胶的杂交，可以作为一种替代解决方案。以这种方式获得的凝胶被称为“有机改性二氧化硅”混合物。它们有一种类似橡胶的柔韧性。随着加入20%（质量分数）的聚二甲基硅氧烷，它们拥有可将原体积压缩到30%而不损坏的弹性。通过几个化学反应，无机网络气凝胶混合于不同的聚合物体系中。这种方法致使气凝胶拉伸强度和聚丙烯酰胺坚固性急剧增加。此外，在气凝胶系统中掺入各种纤维状材料，如聚合物纤维、碳纳米纤维和玻璃纤维，在提高气凝胶的力学性能方面非常有效。
